Một cách mới và đơn giản để kiểm soát độ dính của chất kết dính y tế bằng siêu âm giúp loại bỏ nhu cầu sử dụng bất kỳ hóa chất độc hại nào để tăng độ bám dính sinh học. Kỹ thuật này được phát triển bởi các nhà nghiên cứu từ Đại học McGill ở Canada và ETH Zurich ở Thụy Sĩ, có thể tỏ ra vô giá đối với các ứng dụng như sửa chữa mô, chữa lành vết thương, thiết bị điện tử đeo trên người và phân phối thuốc.
Băng và thạch cao thường không bám tốt vào da ướt. Tác giả chính giải thích: Siêu âm có thể giúp khắc phục vấn đề này, không chỉ trên da mà còn trên nhiều mô khác, bao gồm cả màng nhầy và động mạch chủ. Mã Trấn Vi, hiện tại Đại học Harvard và Đại học British Columbia.
Trong nghiên cứu của mình, các nhà nghiên cứu đã sử dụng các vi bọt được tạo ra bởi siêu âm tần số thấp để làm cho chất kết dính trở nên dính hơn. Sóng “làm sôi” cục bộ chất lỏng trong lớp sơn lót dính trải trên bề mặt mô (dung dịch chứa chitosan, gelatine hoặc cellulose), tạo thành các bong bóng hơi phát triển và xẹp xuống mạnh về phía bề mặt mô. Ma giải thích: “Các miếng dán Hydrogel làm từ polyacrylamide hoặc poly(N-isopropylacrylamide) kết hợp với alginate sau đó được dán lên vùng được điều trị để đạt được độ bám dính mạnh”.
Ma nói: “Chuyển động này dẫn đến các tương tác cơ học đẩy tạm thời chất kết dính vào da và các mô khác để có độ bám dính sinh học mạnh hơn”. Thế giới vật lý. “Chỉ cần điều chỉnh cường độ siêu âm và điều khiển đầu dò siêu âm dùng để tạo bong bóng, chúng tôi có thể kiểm soát – rất chính xác – độ dính của băng dính.”
Các nhà nghiên cứu đã thử nghiệm kỹ thuật của họ trên mô chuột và lợn. Họ phát hiện ra rằng siêu âm đã khuếch đại năng lượng bám dính giữa mô và hydrogel lên tới 100 lần và tăng ngưỡng mỏi bề mặt giữa hai mặt lên 10 lần. Thật vậy, họ đã đo được năng lượng bám dính trên 2000 J/m2 cho da, khoảng 295 J/m2 cho niêm mạc miệng và khoảng 297 J/m2 đối với động mạch chủ. Để so sánh, năng lượng bám dính của hydrogel không chịu tác động của siêu âm là khoảng 50, 12 và 17 J/m2, Tương ứng.
Tạo bọt do siêu âm
Các tính toán mô hình lý thuyết của nhóm cho thấy cơ chế chính tạo nên sự bám dính sinh học này là tạo bọt do siêu âm gây ra, đẩy và cố định các mồi neo vào mô. Chính sự liên kết cơ học và sự xuyên thấu của các neo này cuối cùng tạo ra sự bám dính mạnh mẽ giữa hydrogel và mô mà không cần liên kết hóa học.
Hình dán siêu âm cung cấp hình ảnh liên tục của các cơ quan nội tạng
Chất kết dính cũng có thể được sử dụng để đưa thuốc qua da. Ma cho biết: “Công nghệ chuyển đổi mô hình này sẽ có ý nghĩa to lớn trong nhiều ngành y học”. “Chúng tôi rất vui mừng được ứng dụng công nghệ này vào các phòng khám về sửa chữa mô, điều trị ung thư và y học chính xác.”
Ngoài khả năng kiểm soát độ bền bám dính sinh học chưa từng có, các nhà nghiên cứu cho biết kỹ thuật của họ sẽ cho phép sử dụng nhiều loại vật liệu hơn làm băng, thạch cao và các bề mặt tiếp xúc với mô sinh học. Họ nói rằng điều này chắc chắn sẽ mở rộng các lĩnh vực ứng dụng tiềm năng.
Các nhà nghiên cứu báo cáo công việc của họ trong Khoa học.
