Een nieuwe en eenvoudige manier om de plakkerigheid van medische lijmen te controleren met behulp van ultrasoon geluid elimineert de noodzaak om potentieel giftige chemicaliën te gebruiken om de bioadhesie te vergroten. De techniek, ontwikkeld door onderzoekers van McGill University in Canada en ETH Zurich in Zwitserland zou van onschatbare waarde kunnen zijn voor toepassingen zoals weefselherstel, wondgenezing, draagbare elektronica en medicijnafgifte.
Verbanden en pleisters hechten meestal niet goed op een natte huid. Echografie zou dit probleem kunnen helpen oplossen, niet alleen op de huid maar ook op veel andere weefsels, waaronder de slijmvliezen en de aorta, legt hoofdauteur uit Zhenwei Ma, nu aan de Harvard University en de University of British Columbia.
In hun werk gebruikten de onderzoekers microbellen, veroorzaakt door laagfrequente echografie, om lijmen plakkeriger te maken. De golven "koken" de vloeistof plaatselijk in een hechtende primer die zich op het weefselsubstraat verspreidt (een oplossing die chitosan, gelatine of cellulose bevat), waardoor dampbellen worden gevormd die groeien en met geweld naar het weefseloppervlak instorten. “Hydrogelpleisters gemaakt van polyacrylamide of poly(N-isopropylacrylamide) gecombineerd met alginaat werden vervolgens op het behandelde gebied aangebracht om een sterke hechting te bereiken”, legt Ma uit.
“Deze beweging resulteert in mechanische interacties die de kleefstoffen tijdelijk in de huid en andere weefsels duwen voor een sterkere bioadhesie”, vertelt Ma. Natuurkunde wereld. “Door simpelweg de intensiteit van het ultrasone geluid aan te passen en de ultrasone sonde te manoeuvreren die wordt gebruikt om de belletjes te creëren, kunnen we – heel precies – de plakkerigheid van de pleisters controleren.”
De onderzoekers testten hun techniek op ratten- en varkensweefsel. Ze ontdekten dat de echografie de adhesie-energie tussen het weefsel en de hydrogel tot 100 keer versterkte, en de grensvlakvermoeidheidsdrempel tussen de twee met 10 keer verhoogde. Ze maten inderdaad adhesie-energieën van meer dan 2000 J/m2 voor de huid, ongeveer 295 J/m2 voor mondslijmvlies en ongeveer 297 J/m2 voor aorta. Ter vergelijking: de adhesie-energieën voor hydrogels die niet aan ultrageluid waren onderworpen, waren ongeveer 50, 12 en 17 J/m2, Respectievelijk.
Door echografie geïnduceerde cavitatie
De theoretische modelleringsberekeningen van het team suggereren dat het belangrijkste mechanisme dat aan deze bioadhesie ten grondslag ligt, door ultrageluid geïnduceerde cavitatie is, die verankerende primers in weefsel voortstuwt en immobiliseert. Het is de mechanische vergrendeling en onderlinge penetratie van deze ankers die uiteindelijk een sterke hechting tussen hydrogel en weefsel produceert zonder de noodzaak van chemische binding.
Echografiesticker zorgt voor continue beeldvorming van interne organen
De kleefstoffen kunnen ook worden gebruikt om medicijnen via de huid af te geven. “Deze paradigmaveranderende technologie zal grote gevolgen hebben voor veel takken van de geneeskunde”, zegt Ma. “We zijn erg enthousiast om deze technologie te vertalen naar toepassingen in klinieken voor weefselherstel, kankertherapie en precisiegeneeskunde.”
Naast de ongekende beheersbaarheid van de bioadhesiesterkte, zeggen de onderzoekers dat hun techniek het mogelijk zal maken dat veel meer soorten materialen kunnen worden gebruikt als verband, pleisters en grensvlakken met biologisch weefsel. Dit zal onvermijdelijk de potentiële toepassingsgebieden vergroten, zeggen ze.
De onderzoekers rapporteren hun werk in Wetenschap.
