Cara baru dan sederhana untuk mengontrol kelengketan perekat medis menggunakan ultrasound menghilangkan kebutuhan untuk menggunakan bahan kimia yang berpotensi beracun untuk meningkatkan bioadhesi. Teknik yang dikembangkan oleh para peneliti dari McGill University di Kanada dan Kanada ETH Zurich di Swiss, terbukti sangat berharga untuk aplikasi seperti perbaikan jaringan, penyembuhan luka, perangkat elektronik yang dapat dipakai, dan pengiriman obat.
Perban dan plester biasanya tidak menempel dengan baik pada kulit yang basah. Ultrasound dapat membantu mengatasi masalah ini, tidak hanya pada kulit tetapi juga pada banyak jaringan lain, termasuk membran mukosa dan aorta, jelas penulis utama Zhenwei Ma, sekarang di Universitas Harvard dan Universitas British Columbia.
Dalam pekerjaan mereka, para peneliti menggunakan gelembung mikro yang diinduksi oleh ultrasound frekuensi rendah untuk membuat perekat lebih lengket. Gelombang lokal "mendidih" cairan dalam primer perekat menyebar pada substrat jaringan (larutan yang mengandung kitosan, gelatin atau selulosa), membentuk gelembung uap yang tumbuh dan runtuh dengan keras menuju permukaan jaringan. “Tambalan hidrogel yang terbuat dari poliakrilamida atau poli(N-isopropilakrilamida) yang dikombinasikan dengan alginat kemudian diterapkan ke daerah yang dirawat untuk mencapai daya rekat yang kuat,” jelas Ma.
“Gerakan ini menghasilkan interaksi mekanis yang secara sementara mendorong perekat ke dalam kulit dan jaringan lain untuk bioadhesi yang lebih kuat,” kata Ma. Dunia Fisika. “Dengan hanya menyesuaikan intensitas ultrasound dan menggerakkan probe ultrasound yang digunakan untuk membuat gelembung, kami dapat mengontrol – dengan sangat tepat – kelengketan perban perekat.”
Para peneliti menguji teknik mereka pada jaringan tikus dan babi. Mereka menemukan bahwa ultrasound memperkuat energi adhesi antara jaringan dan hidrogel hingga 100 kali, dan meningkatkan ambang batas kelelahan antarmuka antara keduanya sebanyak 10 kali. Memang, mereka mengukur energi adhesi lebih dari 2000 J/m2 untuk kulit, sekitar 295 J/m2 untuk mukosa bukal dan sekitar 297 J/m2 untuk aorta. Sebagai perbandingan, energi adhesi untuk hidrogel yang tidak dikenai ultrasound kira-kira 50, 12 dan 17 J/m2, Masing-masing.
Kavitasi yang diinduksi ultrasound
Perhitungan pemodelan teoretis tim menunjukkan bahwa mekanisme utama yang mendasari bioadhesi ini adalah kavitasi yang diinduksi ultrasound, yang mendorong dan melumpuhkan primer penahan ke dalam jaringan. Ini adalah interlocking mekanis dan interpenetrasi jangkar ini yang pada akhirnya menghasilkan adhesi yang kuat antara hidrogel dan jaringan tanpa perlu ikatan kimia.
Stiker ultrasound memberikan pencitraan organ internal yang berkelanjutan
Perekat juga bisa digunakan untuk mengantarkan obat melalui kulit. “Teknologi perubahan paradigma ini akan memiliki implikasi besar di banyak cabang kedokteran,” kata Ma. “Kami sangat bersemangat untuk menerjemahkan teknologi ini untuk aplikasi di klinik untuk perbaikan jaringan, terapi kanker, dan pengobatan presisi.”
Selain kekuatan bioadhesi yang belum pernah ada sebelumnya, para peneliti mengatakan bahwa teknik mereka akan memungkinkan lebih banyak jenis bahan untuk digunakan sebagai perban, plester dan antarmuka dengan jaringan biologis. Ini pasti akan memperluas area aplikasi yang potensial, kata mereka.
Para peneliti melaporkan pekerjaan mereka di Ilmu.
