Az orvosi ragasztók ragadósságának ultrahang segítségével történő szabályozásának új és egyszerű módja kiküszöböli a potenciálisan mérgező vegyszerek alkalmazásának szükségességét a bioadhézió fokozása érdekében. A technikát a kutatók fejlesztették ki McGill Egyetem Kanadában és ETH Zürich Svájcban felbecsülhetetlen értékűnek bizonyulhat olyan alkalmazásokban, mint a szövetjavítás, a sebgyógyulás, a hordható elektronika és a gyógyszerszállítás.
A kötszerek és tapaszok általában nem tapadnak jól a nedves bőrre. Az ultrahang segíthet leküzdeni ezt a problémát, nemcsak a bőrön, hanem sok más szöveten is, beleértve a nyálkahártyákat és az aortát, magyarázza a vezető szerző Zhenwei Ma, jelenleg a Harvard Egyetemen és a British Columbia Egyetemen.
Munkájuk során a kutatók alacsony frekvenciájú ultrahang által kiváltott mikrobuborékokat használtak a ragasztók tapadósabbá tételére. A hullámok lokálisan „forralják” a folyadékot a szöveti szubsztrátumra (kitozánt, zselatint vagy cellulózt tartalmazó oldat) felhordott tapadó alapozóban, gőzbuborékokat képezve, amelyek a szövetfelszín felé hevesen növekednek és összeesnek. „Ezután poliakrilamidból vagy poli(N-izopropil-akrilamidból) és algináttal kombinált hidrogél tapaszokat alkalmaztak a kezelt területre, hogy erős adhéziót érjenek el” – magyarázza Ma.
„Ez a mozgás olyan mechanikai kölcsönhatásokat eredményez, amelyek átmenetileg a bőrbe és más szövetekbe nyomják a ragasztót az erősebb bioadhézió érdekében” – mondja Ma. Fizika Világa. „Az ultrahang intenzitásának egyszerű beállításával és a buborékok létrehozásához használt ultrahangszonda manőverezésével – nagyon pontosan – szabályozhatjuk a ragasztókötések ragadósságát.”
A kutatók patkány- és sertésszöveten tesztelték technikájukat. Azt találták, hogy az ultrahang akár 100-szorosára is felerősítette a szövet és a hidrogél közötti adhéziós energiát, és 10-szeresére növelte a kettő közötti határfelületi kifáradási küszöböt. Valójában 2000 J/m feletti adhéziós energiát mértek2 bőrre, körülbelül 295 J/m2 szájnyálkahártyára és 297 J/m körüli2 az aortához. Összehasonlításképpen, az ultrahanggal nem kezelt hidrogélek adhéziós energiája körülbelül 50, 12 és 17 J/m volt.2, Ill.
Ultrahang által kiváltott kavitáció
A csapat elméleti modellezési számításai azt sugallják, hogy a bioadhézió hátterében álló fő mechanizmus az ultrahang által kiváltott kavitáció, amely a rögzítő primereket mozgatja és rögzíti a szövetben. Ezeknek a horgonyoknak a mechanikus összekapcsolása és áthatolása az, ami végső soron erős tapadást eredményez a hidrogél és a szövet között anélkül, hogy kémiai kötésre lenne szükség.
Az ultrahang matrica a belső szervek folyamatos képalkotását biztosítja
A ragasztók felhasználhatók gyógyszerek bőrön keresztüli bejuttatására is. „Ennek a paradigmaváltó technológiának az orvostudomány számos ágában nagy jelentősége lesz” – mondja Ma. „Nagyon izgatottak vagyunk, hogy ezt a technológiát a szövetjavítás, a rákterápia és a precíziós gyógyászat klinikákon történő felhasználására fordíthatjuk.”
A bioadhéziós szilárdság példátlanul szabályozhatósága mellett a kutatók azt mondják, hogy technikájuk sokkal több típusú anyagot tesz lehetővé kötszerként, tapaszként és biológiai szövetekkel való interfészként. Ez elkerülhetetlenül kiterjeszti a potenciális alkalmazási területeket, mondják.
A kutatók munkájukról számolnak be Tudomány.
