Para ahli dari Institut Federal Swiss untuk Sains dan Teknologi Material (EMPA) dan pusat penelitian ETH Zurich telah bekerja sama untuk menciptakan proyek terobosan. Mereka telah berhasil mengembangkan teknik pengelasan laser yang menyembuhkan luka dengan cepat dan aman tanpa perlindungan laser tambahan.
Para ahli mengoleskan tapal nanopartikel pada luka dan kemudian menggunakan cahaya untuk mengeraskan luka – sebuah metode baru untuk menutup luka yang bisa menjadi alat baru di ruang operasi.
Menurut tim ETH, ahli bedah telah melakukan penelitian terkait pengelasan laser sebagai metode penutupan luka di masa lalu. Metode ini diperkirakan dapat mempercepat penyembuhan dan mengurangi risiko infeksi, namun memiliki tantangan dalam pemantauan dan pengendalian suhu.
Masalah utama yang mereka hadapi adalah bahwa respons termal ini harus tetap berada dalam kisaran intrinsik biomaterial, dan suhu sulit diukur dengan cara non-invasif – yang merupakan tantangan dalam penerapan proses pengelasan dalam bidang kedokteran.
Penelitian sebelumnya mencakup proyek tahun 2018 di Arizona State University yang memasukkan nanopartikel emas ke dalam bahan solder untuk mempengaruhi efek termal dan meminimalkan peradangan.
Solusi kali ini, sebaliknya, dirancang oleh Laboratorium Interaksi Partikel-Biologi EMPA, dan Laboratorium Rekayasa Sistem Nanopartikel di ETH Zurich. Mereka mengembangkan perekat yang mengandung nanopartikel logam dan keramik dan menggunakan nanotermometer untuk mengontrol suhu. Metode penyolderan baru disebut "iSoldering" (solder cerdas).
Teknik ini menggunakan dua jenis nanopartikel - titanium nitrida dan bismut vanadat. Ketika partikel-partikel ini disinari oleh sumber cahaya yang diserap dengan lemah oleh jaringan di sekitarnya, titanium nitrida mengubah cahaya menjadi panas, sedangkan bismut vanadat bertindak sebagai "termometer nano" yang memancarkan panjang gelombang berbeda tergantung pada suhu.
Terjemahan klinis dengan lampu inframerah medis
Kombinasi nanopartikel ini menjadikan iSoldering sangat cocok untuk prosedur invasif minimal, menurut para peneliti. Hal ini karena solder gabungan tidak memerlukan pengadukan dan perbedaan suhu dapat ditentukan dengan resolusi spasial yang sangat tinggi baik pada luka dangkal maupun dalam.
Setelah menyelesaikan pemodelan matematika dari teknologi yang diusulkan, proyek ini memulai kolaborasi dengan ahli bedah dari Rumah Sakit Universitas Zurich, Klinik Cleveland di Amerika Serikat dan Universitas Charles di Praha untuk mulai mengevaluasi potensi iSoldering untuk aplikasi klinis.
Para ahli dari EMPA mengatakan, “Dalam uji laboratorium, tim peneliti berhasil mencapai ikatan yang cepat, stabil, dan biokompatibel pada luka organ termasuk pankreas dan hati. iSoldering menunjukkan efek penyegelan yang sangat baik bahkan saat menghadapi blok jaringan yang menantang seperti uretra. , saluran tuba atau usus."
Tim peneliti lebih lanjut mencatat dalam makalah mereka bahwa iSoldering memiliki potensi besar untuk digunakan dalam bedah robotik dan laparoskopi ketika menghadapi masalah umum seperti posisi jahitan yang salah.
Saat ini, meskipun opsi "iSoldering" awalnya dibayangkan sebagai metode iradiasi laser langsung, tim sedang menjajaki apakah efek yang sama dapat dicapai melalui penggunaan pencahayaan inframerah dekat yang lebih ringan dan berintensitas rendah. Jika tercapai, hal ini akan sangat menyederhanakan proses transfer klinis, karena sinar inframerah-dekat sudah dikenal luas dan digunakan dalam pengobatan.
Inge Herrmann dari EMPA berkomentar, "Jika memungkinkan untuk memanfaatkan cahaya inframerah yang diterima secara medis, maka teknik pengelasan inovatif ini diharapkan dapat diterapkan di ruang operasi tradisional tanpa memerlukan tindakan perlindungan laser tambahan."
Kombinasi nanopartikel ini menjadikan iSoldering sangat cocok untuk operasi invasif minimal, kata para peneliti. Hal ini karena solder gabungan tidak memerlukan pengadukan dan perbedaan suhu dapat ditentukan dengan resolusi spasial yang sangat tinggi baik pada luka dangkal maupun dalam.
Setelah menyelesaikan pemodelan matematika dari teknologi yang diusulkan, proyek ini memulai kolaborasi dengan ahli bedah dari Rumah Sakit Universitas Zurich, Klinik Cleveland di Amerika Serikat dan Universitas Charles di Praha untuk mulai mengevaluasi potensi iSoldering untuk aplikasi klinis.
Para ahli dari EMPA mengatakan, “Dalam uji laboratorium, tim peneliti berhasil mencapai ikatan yang cepat, stabil, dan biokompatibel pada luka organ termasuk pankreas dan hati. iSoldering menunjukkan efek penyegelan yang sangat baik bahkan saat menghadapi blok jaringan yang menantang seperti uretra. , saluran tuba atau usus."
Tim peneliti lebih lanjut mencatat dalam makalah mereka bahwa iSoldering memiliki potensi besar untuk digunakan dalam bedah robotik dan laparoskopi ketika menghadapi masalah umum seperti posisi jahitan yang salah.
Saat ini, meskipun opsi "iSoldering" awalnya dibayangkan sebagai metode iradiasi laser langsung, tim sedang menjajaki apakah efek yang sama dapat dicapai melalui penggunaan pencahayaan inframerah dekat yang lebih ringan dan berintensitas rendah. Jika tercapai, hal ini akan sangat menyederhanakan proses transfer klinis, karena sinar inframerah-dekat sudah dikenal luas dan digunakan dalam pengobatan.
Inge Herrmann dari EMPA berkomentar, "Jika memungkinkan untuk memanfaatkan cahaya inframerah yang diterima secara medis, maka teknik pengelasan inovatif ini diharapkan dapat diterapkan di ruang operasi tradisional tanpa memerlukan tindakan perlindungan laser tambahan."
