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Investigadores de Empa y ETH Zurich han presentado una nueva técnica para el cierre de heridas en un estudio publicado recientemente en la revista Pequeños métodos. Utilizando un novedoso enfoque de soldadura láser, el equipo desarrolló un método que utiliza nanopartículas metálicas y cerámicas para controlar con precisión la temperatura, ofreciendo una alternativa más segura y eficaz a la costura tradicional.
Coser una herida con aguja e hilo fue inventado por los humanos hace más de 5.000 años. Esta premisa quirúrgica no ha cambiado mucho desde entonces: las incisiones o desgarros en el tejido se pueden unir de forma más o menos correcta dependiendo de la sensibilidad del cirujano y de los instrumentos. Una vez que ambos lados de una herida están conectados correctamente, el cuerpo puede comenzar de forma natural a reparar la brecha del tejido.
Sin embargo, el objetivo de la sutura no siempre se cumple: el hilo puede penetrar tejidos extremadamente sensibles y causar más daños. Las suturas con fugas también pueden ser un problema potencialmente fatal si el cierre de la herida no encierra los órganos internos.
Control de temperatura en tiempo real
Normalmente, soldar es el proceso de fusionar materiales utilizando calor y una sustancia compuesta que se funde. Las aplicaciones de los procesos de soldadura en medicina se han visto obstaculizadas por el requisito de que esta respuesta térmica permanezca dentro de límites muy específicos para materiales biológicos, así como por la dificultad de medir la temperatura de forma no invasiva.
Por eso, el grupo dirigido por Oscar Cipolato e Inge Herrmann del Laboratorio de Ingeniería de Sistemas de Nanopartículas de ETH Zurich y el Laboratorio de Interacciones de Biología de Partículas de Empa en St. Gallen experimentó con un sistema inteligente de cierre de heridas que permite un control eficiente y suave de la soldadura láser.
Por ello, desarrollaron un aglutinante hecho de nanopartículas metálicas y cerámicas y utilizaron nanotermometría para regular la temperatura.
La interacción de los dos tipos de nanopartículas en la pasta de proteína y gelatina es otro factor que contribuye a la elegancia de esta novedosa tecnología de soldadura. Las nanopartículas de nitruro de titanio absorben la luz y la convierten en calor cuando la pasta se expone a la radiación láser. Por otro lado, las pastas produjeron específicamente partículas de vanadato de bismuto que funcionan como nanotermómetros microscópicos fluorescentes.
Emiten luz de una longitud de onda específica dependiendo de la temperatura, lo que permite un control de temperatura increíblemente preciso en tiempo real. Esto hace que la técnica sea especialmente adecuada para su uso en cirugía mínimamente invasiva, ya que puede detectar fluctuaciones de temperatura en heridas tanto superficiales como profundas con una precisión espacial increíblemente fina, todo ello sin agitación.
IR suave
Después de que los investigadores optimizaron la configuración de iSoldering utilizando modelos matemáticos in silico, pudieron analizar el rendimiento del material compuesto. En pruebas de laboratorio con diversas muestras de tejido, el equipo trabajó con cirujanos del Hospital Universitario de Zúrich, la Clínica Cleveland (EE.UU.) y la Universidad Carolina de la República Checa para lograr una adhesión rápida, estable y biocompatible a heridas en órganos como el páncreas y el hígado. .
El uso de iSoldering para sellar secciones de tejido especialmente difíciles, como la uretra, las trompas de Falopio o los intestinos, fue igualmente eficaz y sensible. Ahora se ha presentado una solicitud de patente para el material compuesto de nanopartículas.
Como si eso no fuera suficiente, los investigadores lograron reemplazar la fuente de luz láser dura con una fuente de luz infrarroja (IR) más suave. Esto acerca la ciencia de la soldadura un paso más a su aplicación en hospitales.
Si se utilizan lámparas IR médicamente aprobadas, la innovadora tecnología de soldadura podría utilizarse en quirófanos convencionales sin medidas de protección láser adicionales.
Inge Herrmann, investigadora, Instituto Federal Suizo de Investigación y Ensayo de Materiales (Empa)
Referencia de la revista:
Cipolato, O., et. Alabama. (2023) Soldadura de telas con láser inteligente basada en nanotermometría. Pequeños métodos. doi:10.100l2/smtd.202300693.
Fuente: https://www.empa.ch/
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