מתישהו לפני יותר מ-5,000 שנה, הגה האדם את הרעיון לתפור פצע עם מחט וחוט. מאז, העיקרון הניתוחי הזה לא השתנה הרבה: בהתאם לתחושת קצות האצבעות של מבצע הפעולה והציוד, ניתן לחבר חתכים או קרעים ברקמה בצורה מושלמת פחות או יותר. ברגע ששני הצדדים של הפצע מקובעים בצורה מסודרת זה לזה, הגוף יכול להתחיל לסגור את פער הרקמות לצמיתות באופן טבעי.
עם זאת, התפר לא תמיד משיג את מה שהוא אמור: ברקמות רכות מאוד, החוט יכול לחתוך את הרקמה ולגרום לפציעה נוספת. ואם סגירת הפצע לא נאטמת על איברים פנימיים, תפרים חדירים עלולים להוות בעיה מסכנת חיים. חוקרים ב-Empa וב-ETH ציריך מצאו כעת דרך להלחים פצעים באמצעות לייזרים.
שליטה בטמפרטורה בזמן אמת
הלחמה כרוכה בדרך כלל בחיבור חומרים יחד באמצעות חום באמצעות חומר מליטה נמס. העובדה שהתגובה התרמית הזו חייבת להישאר בגבולות צרים לחומרים ביולוגיים ובמקביל קשה למדוד את הטמפרטורה בצורה לא פולשנית היוותה בעיה ליישום תהליכי הלחמה ברפואה. הצוות בראשות אוסקר ציפולטו ואינגה הרמן מהמעבדה לאינטראקציות ביולוגיות של חלקיקים באמפה בסנט גאלן והמעבדה להנדסת מערכות ננו-חלקיקים ב-ETH ציריך התעסק אפוא במערכת סגירת פצעים חכמה שבה ניתן לשלוט בהלחמת לייזר בעדינות וביעילות. לשם כך הם פיתחו חומר מליטה עם ננו-חלקיקים מתכתיים וקרמיים והשתמשו בננו-תרמומטריה כדי לשלוט בטמפרטורה.
האלגנטיות של תהליך ההלחמה החדש מבוססת גם על האינטראקציה של שני סוגי הננו-חלקיקים במשחת החלבון-ג'לטין הקושרת. בעוד שהמשחה מוקרנת בלייזר, חלקיקי ננו-ניטריד טיטניום ממירים את האור לחום. חלקיקי הביסמוט ונדאט המסונתזים במיוחד במשחה, לעומת זאת, פועלים כמדדי ננו ניאון זעירים: הם פולטים אור באורך גל מסוים באופן תלוי טמפרטורה, ומאפשר ויסות טמפרטורה מדויק במיוחד בזמן אמת. זה הופך את השיטה למתאימה במיוחד לשימוש בניתוח זעיר פולשני, שכן היא אינה דורשת ערבוב וקובעת הפרשי טמפרטורה ברזולוציה מרחבית עדינה במיוחד בפצעים שטחיים ועמוקים.
IR עדין
לאחר שהצוות ביצע אופטימיזציה של התנאים עבור "iSoldering" (באנגלית עבור הלחמה חכמה) באמצעות מודלים מתמטיים בסיליקו, החוקרים הצליחו לחקור את הביצועים של החומר המרוכב. יחד עם מנתחים מבית החולים האוניברסיטאי ציריך, מרפאת קליבלנד (ארה"ב) ואוניברסיטת צ'רלס הצ'כית, הצוות השיג קשר מהיר, יציב וביו-תואם של פצעים על איברים כמו לבלב או כבד בבדיקות מעבדה עם דגימות רקמה שונות. מוצלח ועדין לא פחות היה איטום של פיסות רקמה מאתגרות במיוחד, כמו השופכה, החצוצרה או המעי, באמצעות iSoldering. כעת הוגשה בקשה לפטנט על החומר המרוכב של ננו-חלקיקים.
אבל החוקרים לא הסתפקו בכך: הם הצליחו להחליף את מקור אור הלייזר באור אינפרא אדום (IR) עדין יותר. זה מקרב את טכנולוגיית ההלחמה צעד נוסף לשימוש בבתי חולים: "אם יופעלו מנורות IR מאושרות רפואיות, ניתן היה להשתמש בטכנולוגיית ההלחמה החדשנית בחדרי ניתוח קונבנציונליים ללא אמצעי הגנה נוספים על לייזר", אומרת חוקרת אמפה אינגה הרמן.
