Nghiên cứu Y - Dược Thứ năm, ngày 11/2/2021

Một miếng dán y tế lấy cảm hứng từ origami để dùng bịt các vết thương bên trong

Các kỹ sư đã thiết kế một miếng dán y tế lấy cảm hứng từ origami để bịt kín vết thương bên trong một cách xâm lấn tối thiểu, cũng có thể được sử dụng trong phẫu thuật robot để sửa chữa từ xa các mô và cơ quan bị tổn thương.
Ảnh minh họa
Ảnh minh họa
Nhiều ca phẫu thuật ngày nay được thực hiện thông qua thủ thuật xâm lấn tối thiểu, trong đó một vết rạch nhỏ được thực hiện và các máy ảnh thu nhỏ và dụng cụ phẫu thuật được luồn qua cơ thể để loại bỏ khối u và sửa chữa các mô và cơ quan bị tổn thương. Quá trình này ít đau hơn và thời gian hồi phục ngắn hơn so với mổ hở.

Trong khi nhiều thủ thuật có thể được thực hiện theo cách này, các bác sĩ phẫu thuật có thể đối mặt với những thách thức ở một bước quan trọng trong quá trình: khâu kín vết thương bên trong và vết rách.

Lấy cảm hứng từ origami, các kỹ sư của MIT hiện đã thiết kế một miếng dán y tế có thể gấp lại xung quanh các dụng cụ phẫu thuật xâm lấn tối thiểu và đưa qua đường thở, ruột và các chỗ hẹp khác, để vá các vết thương bên trong. Miếng dán trông giống như một  film giấy, có thể gấp lại khi khô. Khi tiếp xúc với các mô hoặc cơ quan ướt, nó sẽ biến đổi thành một chất gel co giãn, tương tự như kính áp tròng và có thể dính vào vị trí bị thương.

Trái ngược với các loại keo dán phẫu thuật hiện có, băng dính mới của nhóm được thiết kế để chống nhiễm bẩn khi tiếp xúc với vi khuẩn và chất dịch cơ thể. Theo thời gian, miếng dán có thể tự phân hủy sinh học một cách an toàn. Nhóm nghiên cứu đã công bố kết quả của mình trên tạp chí Advanced Materials .

Các nhà nghiên cứu đang làm việc với các bác sĩ lâm sàng và bác sĩ phẫu thuật để tối ưu hóa thiết kế cho việc sử dụng phẫu thuật và họ hình dung rằng chất kết dính sinh học mới có thể được cung cấp thông qua các công cụ phẫu thuật xâm lấn tối thiểu, được vận hành bởi bác sĩ phẫu thuật trực tiếp hoặc từ xa thông qua một robot y tế.

Xuanhe Zhao, giáo sư kỹ thuật cơ khí và dân dụng cho biết: "Phẫu thuật xâm lấn tối thiểu và phẫu thuật bằng robot đang ngày càng được áp dụng nhiều hơn, vì chúng làm giảm chấn thương và đẩy nhanh quá trình hồi phục liên quan đến phẫu thuật mở. kỹ thuật môi trường tại MIT.

Đồng tác giả Christoph Nabzdyk, bác sĩ gây mê tim và bác sĩ chăm sóc quan trọng tại Phòng khám Mayo ở Rochester, Minnesota, cho biết thêm: “Công nghệ miếng dán này trải dài trên nhiều lĩnh vực. "Điều này có thể được sử dụng để sửa chữa một lỗ thủng do nội soi hoặc bịt kín các cơ quan hoặc mạch máu rắn sau một chấn thương hoặc can thiệp phẫu thuật chọn lọc. Thay vì phải thực hiện một phương pháp phẫu thuật mở hoàn toàn, người ta có thể đi từ bên trong để đưa ra một miếng vá để hàn gắn vết thương ít nhất là tạm thời và thậm chí có thể lâu dài. "

Các đồng tác giả của nghiên cứu bao gồm các tác giả chính Sarah Wu và Hyunwoo Yuk, và Jingjing Wu tại MIT.

Lớp bảo vệ

Các chất kết dính sinh học hiện đang được sử dụng trong các ca phẫu thuật xâm lấn tối thiểu có sẵn hầu hết ở dạng chất lỏng và keo có thể phân hủy sinh học có thể trải qua các mô bị tổn thương. Tuy nhiên, khi những loại keo này đông đặc lại, chúng có thể cứng lại trên bề mặt mềm hơn bên dưới, tạo ra một lớp trám không hoàn hảo. Máu và các chất lỏng sinh học khác cũng có thể làm nhiễm bẩn keo, ngăn cản sự kết dính thành công vào vị trí bị thương. Keo cũng có thể bị rửa trôi trước khi vết thương lành hoàn toàn và sau khi bôi, chúng cũng có thể gây viêm và hình thành mô sẹo.


Với những hạn chế của các thiết kế hiện tại, nhóm nghiên cứu đã hướng tới việc thiết kế một giải pháp thay thế đáp ứng ba yêu cầu chức năng. Nó có thể dính vào bề mặt ẩm ướt của vị trí bị thương, tránh bị dính vào bất cứ thứ gì trước khi đến đích và một khi được áp dụng vào vị trí bị thương sẽ chống lại sự ô nhiễm vi khuẩn và viêm nhiễm quá mức.

Thiết kế của nhóm đáp ứng cả ba yêu cầu, dưới dạng một miếng vá ba lớp. Lớp giữa là chất kết dính sinh học chính, được làm từ vật liệu hydrogel được nhúng với các hợp chất gọi là este NHS. Khi tiếp xúc với bề mặt ẩm ướt, chất kết dính sẽ hấp thụ bất kỳ nước xung quanh và trở nên dẻo và co giãn, tạo thành đường viền của khăn giấy. Đồng thời, các este trong chất kết dính hình thành liên kết cộng hóa trị mạnh mẽ với các hợp chất trên bề mặt mô, tạo ra một lớp đệm chặt chẽ giữa hai vật liệu. Thiết kế của lớp giữa này dựa trên công việc trước đây trong nhóm của Zhao.

Sau đó, nhóm nghiên cứu sẽ kẹp chất kết dính bằng hai lớp, mỗi lớp có tác dụng bảo vệ khác nhau. Lớp dưới cùng được làm từ chất liệu phủ một lớp dầu silicon, có tác dụng bôi trơn tạm thời chất kết dính, giúp keo không bị dính vào các bề mặt khác khi di chuyển khắp cơ thể. Khi chất kết dính đến đích và được ấn nhẹ vào mô bị thương, dầu silicon sẽ được ép ra, cho phép chất kết dính liên kết với mô.

Lớp trên cùng của chất kết dính bao gồm một màng đàn hồi được nhúng với các polyme zwitterionic, hoặc các chuỗi phân tử được tạo ra từ cả ion dương và âm có tác dụng hút bất kỳ phân tử nước xung quanh nào đến bề mặt của chất đàn hồi. Bằng cách này, lớp keo hướng ra ngoài tạo thành lớp da chống nước, hoặc hàng rào chống lại vi khuẩn và các chất bẩn khác.

Yuk nói: “Trong phẫu thuật xâm lấn tối thiểu, bạn không có điều kiện dễ dàng truy cập vào một trang web để bôi chất kết dính. "Bạn thực sự đang chiến đấu với rất nhiều chất gây ô nhiễm và chất dịch cơ thể ngẫu nhiên trên đường đến đích."

Phù hợp với robot

Trong một loạt các cuộc thử nghiệm, các nhà nghiên cứu đã chỉ ra rằng chất kết dính sinh học mới bám chặt vào các mẫu mô động vật, ngay cả sau khi bị ngập trong cốc chất lỏng, bao gồm cả máu, trong một thời gian dài.

Họ cũng sử dụng các kỹ thuật lấy cảm hứng từ origami để gấp chất kết dính xung quanh các dụng cụ thường được sử dụng trong phẫu thuật xâm lấn tối thiểu, chẳng hạn như ống thông bóng và kim bấm phẫu thuật. Họ luồn các công cụ này qua các mô hình động vật về các đường thở và mạch chính, bao gồm khí quản, thực quản, động mạch chủ và ruột. Bằng cách làm phồng ống thông bóng hoặc áp nhẹ vào kim bấm, họ có thể dán miếng dán lên các mô và cơ quan bị rách và không tìm thấy dấu hiệu nhiễm bẩn trên hoặc gần vị trí vá trong vòng một tháng sau khi dán.

Các nhà nghiên cứu hình dung rằng chất kết dính sinh học mới có thể được sản xuất theo cấu hình gấp đôi mà bác sĩ phẫu thuật có thể dễ dàng lắp xung quanh các dụng cụ xâm lấn tối thiểu cũng như trên các dụng cụ hiện đang được sử dụng trong phẫu thuật bằng robot. Họ đang tìm cách hợp tác với các nhà thiết kế để tích hợp chất kết dính sinh học vào các nền tảng phẫu thuật bằng robot.

Wu nói: “Chúng tôi tin rằng tính mới về mặt khái niệm trong hình thức và chức năng của miếng dán này thể hiện một bước tiến thú vị trong việc vượt qua các rào cản tịnh tiến trong phẫu thuật robot và tạo điều kiện cho việc áp dụng lâm sàng rộng rãi vật liệu kết dính sinh học.

Nghiên cứu này được hỗ trợ một phần bởi Quỹ Khoa học Quốc gia.

Nguồn : Viện Công nghệ Massachusetts
- Thuocbietduoc.com.vn cung cấp thông tin về hơn 30.000 loại thuốc theo toa, thuốc không kê đơn. - Các thông tin về thuốc trên Thuocbietduoc.com.vn cho mục đích tham khảo, tra cứu và không dành cho tư vấn y tế, chẩn đoán hoặc điều trị. - Khi dùng thuốc cần tuyệt đối tuân theo theo hướng dẫn của Bác sĩ
- Chúng tôi không chịu trách nhiệm về bất cứ hậu quả nào xảy ra do tự ý dùng thuốc dựa theo các thông tin trên Thuocbietduoc.com.vn
Thông tin Thuốc và Biệt Dược
- Giấy phép ICP số 235/GP-BC.
© Copyright Thuocbietduoc.com.vn
- Contact: VBCmedia, Jsc. - No 34, Louis Metropolis, Hanoi - Email: contact@thuocbietduoc.com.vn