طور باحثون من التخنيون لاصقة ذكية تغلق الشق الجراحي بنفسها وتسرع وتراقب عملية الشفاء
تخيل عملية جراحية بدون غرز، بدون دبابيس وبدون غراء، باستخدام ضمادة ذكية لا تغلق الشق الجراحي فحسب، بل تراقب حالته وتسرع شفاءه. والأكثر من ذلك، أن هذه الرقعة متصلة بالجلد قبل العملية هي التي تساعد على تثبيت جانبي الشق معًا.
غريب، يكاد يكون خياليًا، لكن المفهوم المذكور تم تطويره إلى نموذج أولي نشط أثبتت فعاليته في دراسة نشرت في المجلة المواد المتقدمة. تم تطوير الجص الفريد من نوعه، والذي يوفر معلومات مستمرة عن حالة الأنسجة أثناء العملية وبعدها، بواسطة البروفيسور حسام حايك وطالب ما بعد الدكتوراه (الآن البروفيسور) نينغ تانغ من كلية وولفسون للهندسة الكيميائية.
تعتمد الجراحة بالطريقة التقليدية على قطع الأنسجة وإجراء العمليات اللازمة وإعادة الأنسجة المصابة. يتم هذا الإغلاق بطرق جراحية مثل الخياطة والربط بالدبابيس، مما يؤدي أيضًا إلى إتلاف الأنسجة السليمة حول التمزق وفي كثير من الحالات يؤدي إلى مضاعفات جديدة. كما أن مراقبة استعادة الأنسجة محدودة للغاية، لأنه إذا كانت الجراحة على عضو داخلي فمن الصعب مراقبتها، وحتى لو لم تكن داخلية، فإن أي تقييم للحالة يتطلب إزالة الضمادة، مما يفتح إمكانية التلوث. من الجانب. وأخيرا، يتم تقييم حالة الأنسجة في المراحل المختلفة بعد العملية بصريا - وجهة نظر الطبيب - والتي بالطبع لها عنصر ذاتي ولا يمكن تقييم نسبة الشفاء بدقة أو اكتشاف الالتهاب غير المرئي بالعين. .
يوضح البروفيسور هايك قائلاً: "إن التكنولوجيا التي طورناها سوف تلغي في كثير من الحالات الحاجة إلى الدبابيس والغرز والضمادات العادية". "تتضمن الرقعة الذكية ركيزة بوليمر تتضمن مجموعة من أجهزة الاستشعار الحساسة لمراقبة المؤشرات الكيميائية والفيزيائية في بيئة الجرح. يتمتع كل من الركيزة البوليمرية وأجهزة الاستشعار بالقدرة على إعادة الاتصال الذاتي بعد التمزيق أو القطع. يتم لصق الرقعة الذكية على الأنسجة قبل القطع ويتم قطع الأنسجة من خلالها. وبما أن الرقعة تتميز بقدرات الشفاء الذاتي، دون الحاجة إلى مساعدات تقنية خارجية، فإن سحب جانبي الرقعة المقطوعة معًا يعيدها إلى حالتها الأولية في غضون ثوانٍ قليلة. أثناء الدمج، يقوم الجص بسحب الأنسجة التي تم لصقها بها حتى يتم إغلاقها بالكامل. تستمر الرقعة في الاحتفاظ بجزئي القطع في الأنسجة بشكل مستقل حتى تكتمل عملية الدمج البيولوجي للقطع.
خلال جميع مراحل الجراحة والشفاء، تقوم مستشعرات اللاصق الذكي بمراقبة المؤشرات الفسيولوجية الأساسية بشكل مستمر بما في ذلك مستويات درجة الحرارة ودرجة الحموضة والجلوكوز في النسيج الضام. توفر هذه المؤشرات إشارة إلى حالة شفاء النسيج الضام، والإصابة المحتملة بالعدوى، وتطور الاضطرابات الفسيولوجية، وما إلى ذلك. ووفقا للبروفيسور هايك، "على عكس التقييم البصري المستخدم اليوم، فإن الرقعة الذكية ستزود الطبيب بنوع من "العيون الكيميائية" لمراقبة الأنسجة دون الحاجة إلى إزالة الضمادة".
يتم نقل البيانات الفسيولوجية المختلفة عن طريق الرقعة عبر الهاتف الذكي إلى الفريق المعالج، الذي يتلقى صورة مفصلة وموضوعية عن الحالة دون الحاجة إلى كشف الشق. علاوة على ذلك، يطلق الجص مواد مضادة للبكتيريا تعمل على تسريع عملية الشفاء.
وقد تجلت فكرة الورقة الإلكترونية الاصطناعية التي تشفى بنفسها في دراسات سابقة في مختبرات البروفيسور هايك، والتي أظهرت نجاحا باهرا في تطوير مثل هذه الصفائح وفي التطبيقات المتعلقة بمجالات الروبوتات والثورة الصناعية الرابعة. ومع ذلك، في الدراسة الجديدة، طُلب من الباحثين تطوير مواد وظيفية جديدة لتجميع الورقة لأن التكيف هنا مطلوب للارتباط المستمر بالأنسجة البيولوجية. وفي تجارب على الأنسجة في المختبر وعلى الحيوانات، أظهر الباحثون أن النظام ينجح في شفاء الأنسجة المقطوعة بكفاءة مماثلة لتلك التي يتم ربطها بمساعدة الغرز أو المواد اللاصقة البيولوجية، ولكن على عكس الطريقة التقليدية، فإنه يفعل ذلك. دون استخدام مساعدات خارجية ودون ترك علامات بعد العملية كما يحدث في التئام الغرز. وأظهرت التجارب على الحيوانات أن النظام يوفر بالفعل تحديثًا مستمرًا ودقيقًا فيما يتعلق بالعلامات البيوكيميائية للأنسجة أثناء عملية الشفاء ويسرع عملية الشفاء. وفقًا للبروفيسور هايك، "تعبر التكنولوجيا الجديدة عن نهج جديد في إجراء وشفاء الشقوق أثناء الجراحة وتتيح المراقبة أثناء التعافي - وهو أمر ذو أهمية بالغة بالنظر إلى أن الجروح في عملية الشفاء، وحتى الجروح المغلقة، تتعرض لمسببات الأمراض. مثل البكتيريا، وبالتالي تحتاج أيضًا إلى حراستها بعناية ومراقبتها في مرحلة مبكرة بحثًا عن الالتهابات والعدوى. بالإضافة إلى ذلك، يمكن للتكنولوجيا الجديدة أن تساعد في شفاء الجروح والجروح المختلفة والجروح المزمنة التي لا تشفى من تلقاء نفسها.
أ.د حسام حايك وهو رئيس مختبرات المواد النانوية المتقدمة وعميد دراسات الشهادات في التخنيون. وهو يقود الأبحاث في مجموعة متنوعة من المجالات التي تجمع بين الإلكترونيات النانوية والاستشعار الذكي والمزيد لصالح التطبيقات الطبية، والتي يتكيف بعضها مع احتياجات العالم الثالث.
الدكتور نينغ تانغ أكمل جميع شهاداته في جامعة تيانجين وجاء إلى مختبر هايك كزميل ما بعد الدكتوراه. وفي نهاية مرحلة ما بعد الدكتوراه، التي أجرى في إطارها البحث الحالي، تم تعيينه أستاذا مشاركا في جامعة شاهماي جياو تونغ.
للمقال في المجلة المواد المتقدمة
المزيد عن الموضوع على موقع العلوم:
تعليقات 2
إذن متى (وأين) يمكننا شراء هذا التصحيح للاستخدام المنزلي؟
يجب أن تكون رائحتها أيضًا.