Нанотехнологии— совокупность методов и приёмов, обеспечивающих возможность контролируемым образом создавать и модифицировать объекты, включающие компоненты с размерами менее 100нм, хотя бы в одном измерении, и в результате этого получившие принципиально новые качества, позволяющие осуществить их интеграцию в полноценно функционирующие системы большого масштаба; 

Исследователи из Массачусетского  Технологического Института и Университета Гонконга на основе нанотехнологий создали  жидкость, которая, после нанесения на свежую открытую рану, останавливает кровотечение менее, чем за 15 секунд (опыты ставились на грызунах). Причем этот метод срабатывает при применении на любом типе ткани живого организма. 
 
Жидкость состоит из протеинов (так называемых пептидов) - при нанесении на рану они образуют своеобразную пленку. После того, как рана залечена, пленка самоуничтожается, распадаясь на молекулы. Авторы изобретения подчеркивают, что сами до конца не представляют механизм действия этой технологии, говорится в сообщении Washington profile. 
 
Ныне вооруженные силы США используют ряд препаратов, обладающих схожим действием (например, Z-Medica и HemCon). Первый создан на основе кремния и кальция, фактически выполняя функцию "губки", которая впитывает кровь. Второй - биопрепарат, он выделен из ткани креветок. Однако кровь они останавливают намного медленней, требуют удаления после закрытия раны, кроме того? у некоторых пациентов наблюдается аллергическая реакция на эти препараты. 
 
По данным Центров контроля и профилактики заболеваний, во время проведения обычной хирургической операции половина времени медиков уходит на остановку кровотечения.

Хирургия  без шрамов с помощью нанотехнологий

Опубликовано empirv в 28 сентября, 2009 - 17:40

Большое внимание исследователей нанотехнологий привлекла разработка свободно существующих ультратонких пленок. Эти системы разрабатываются для различных областей использования, таких как фильтрующие наномембраны или наносенсоры для электрохимических и фотохимических устройств.

Японские  ученые разработали поддающуюся биологическому разложению тонкую пленку толщиной всего 20 нанометров, способную заменить хирургические нитки.

Мы разработали  самостоятельное полилактатное  полотно толщиной 20 нм и площадью порядка нескольких сантиметров, изготовленную при помощи простой комбинации центрифугирования и техники отслоения при помощи поливинилового спирта в качестве вспомогательной пленки, – сообщил Shinji Takeoka в интервью Nanowerk. – Мы обнаружили, что ультратонкое полилактатное волокно способно превосходно запечатывать надрезы желудка в качестве перевязочного материала, не требующего при этом прикрепляющих компонентов. К тому же, при закрытии надреза этим волокном, он зажил без шрама или опасных срастаний. Данный подход может стать идеальным кандидатом на замену общепринятого наложения швов и лигатур, с точки зрения как уменьшения инвазивности хирургических техник, так и уменьшения времени восстановления пациента после операции.

Макроскопические и микроскопические наблюдения желудка семь дней спустя после лечения. Зашивание с помощью  полилактатных нанолистов (a,c). Общепринятые шовные материалы (b,d). Буквы F, M, и S показывают фибробласты, слизистую оболочку и подслизистую оболочку соответственно. (Reprinted with permission from Wiley-VCH Verlag)

Takeoka – профессор Отделения Наук о жизни, медицины и биологии в Waseda University в Токио. Вместе с сотрудниками из National Defense Medical College и членами его группы, он рассказывает о своих находках в недавнем номере Advanced Materials (Free-Standing Biodegradable Poly(lactic acid) Nanosheet for Sealing Operations in Surgery).

Способ закрытия хирургических надрезов при помощи этих нанопленок, вместо использования  общепринятых швов и лигатур – буквально дар с небес для Голливудских пластических хирургов. В случаях, когда внутренние органы сильно повреждены, лечение с помощью обычного сшивания может быть технически затруднено и ненадёжно. Также, внутренние шрамы могут иногда приводить к опасным срастаниям, когда участки ткани, которые в норме разделены, соединяются между собой рубцовой тканью.

Ученые уже  работают над новыми клееподобными  биоматериалами и биологическими нанопленками для перевязывания ран.

В идеале, – обьясняет Takeoka, – новые материалы для перевязки должны сочетать преимущества обоих типов, т.е., обладать не только большой силой адгезии, чтобы покрыть поврежденный участок, как это делают пленочные структуры, но также быть способным взаимодействовать с пораженной областью как клееподобная структура»

Нанопленка, разработанная японским коллективом, вполне подходит под эти требования: она отличается высокой агдезивностью, большой гибкостью, и при этом имеет высокую проницаемость. Полилактаты и другие полиэстеры и ранее применялись в медицинской практике в качестве средства доставки лекарств и как биологически разлагаемые нитки, но не как листы нано-толщины. Интригует то, что механические свойства нанолистов отличаются от широко распространённых тонких пленок, сделанных из таких же компонентов.

Takeoka отмечает, что специальности членов его  команды связаны с химией биологических  макромолекул, молекулярной сборкой и инженерией.

Изготовление полилактатных нанолистов и их внешний вид (Изображение: Dr. Shinji Takeoka, Waseda University)

Мы изучали  различные наночастицы – заместители тромбоцитов, которые возможно было бы подвергнуть биологическому разложению, такие как фосфолипидные пузырьки или же белки, в течение десяти лет. Мы заметили, что наночастицы специфично накапливаются в местах повреждения сосудов и имеют способность останавливать кровотечения in vivo. Более того, с целью усилить гемостатическое действие мы предложили идею относительно формы листа, которая предоставляет большую площадь контакта с означенным местом, чем сферические наночастицы.

Недавно, команда  добилась успехов в получении  нанолистов с площадью микропорядка и толщиной порядка нескольких нанометров, сантиметровой площади и толщиной в несколько нанометров. Первые найдут применение в качестве средств транспортировки, вторые будут использоваться в качестве хирургических материалов.

Чтобы продемонстрировать применимость своих нанолистов в  качестве новаторского шовного материала, который не требует средств прикрепления, исследователи зашили ими надрез желудка мыши, вместо обычных ниток. Они показали, что полилактатные нанолисты достаточно крепкие, чтобы закрыть рану, а на её месте не образовалось ни шрамов, ни опасных срастаний.

Хотя должно пройти еще несколько лет, чтобы  эта технология была достаточно развита, чтобы дойти до стадии клинических испытаний, Takeoka ожидает, что его нанолисты будут использоваться не только в качестве замены общепринятых хирургических материалов, но также найдут применение и в пластической хирургии, эндоскопических операциях, регенеративной медицине. Также он видит применение им и в материаловедении, технологии материалов и науках о поверхностях.

Комментариев: 0  

Нанотехнологии: операции без швов

 
2-10-2009, 11:15

Способные свободно существовать ультратонкие пленки давно привлекают внимание исследователей. Они уже используются в различных устройствах в качестве сверхтонких мембран или микроскопических сенсоров. Теперь же пришел черед и медицины. Японским исследователям удалось разработать пленку толщиной 20 нанометров, которая поддается биологическому разложению. Оказалось, что эта пленка превосходно заменяет общепринятую в хирургии технологию наложения операционных швов.

Полилактатное полотно  изготовлено по методике комбинирования работы центрифуги и техники отслоения. В качестве вспомогательного вещества использовался поливиниловый спирт. Получилось самостоятельное полотно, которое имеет толщину 20 нм и площадь в несколько квадратных сантиметров. Оно способно работать в качестве операционного перевязочного материала, поскольку отлично закрывает разрезы и не требует креплений. Более того, такая «перевязка» является подходящей и в плане послеоперационной реабилитации, поскольку разрез, запечатанный подобным волокнистым материалом, заживает без нежелательных срастаний и шрамов. Ожидается, что разработанное полотно будет способно заменить до сих пор применяющиеся при наложении швов хирургические нити. Это значительно сократит время на восстановление после операции и уменьшит инвазивность (возможность заражения микробами).  

Особенно ценной нанопленка является для хирургов, работающих в косметологических клиниках Голливуда. Они хотят использовать новую  нанотехнологию вместо прежней методики применения швов и лигатур в случаях больших повреждений внутренних органов. При таких операциях наложение швов становится не только технически сложным, но и не слишком обеспечивающим положительный результат. Кроме того, из-за внутренних шрамов могут срастись участки, которые до травмы были разделены.

Уже находятся на стадии разработки перевязочные средства на основе нанопленок. Ученые хотят, чтобы  полученные материалы для закрытия послеоперационных разрезов имели  двойственные характеристики. Идеальным  будет считаться результат, когда пленки будут, с одной стороны, работать как клееподобный материал. С другой же стороны, от них ожидается, что они закроют рану с большой степенью адгезии (молекулярная связь, возникающая между контактирующими поверхностями двух тел). В Японии уже разработана нанопленка, отвечающая этим требованиям. Она получилась очень гибкая, с высокой степенью проницаемости и большой адгезивностью.

 
Для показа возможностей новых материалов была проведена демонстрационная операция, в ходе которой нанолистами без  накладки швов был зашит желудок мыши. Было очевидно, что прочности листов вполне достаточно для надежного закрытия раны. Наличие шрамов не наблюдалось, опасные срастания отсутствовали.

Предполагается, что  для выхода новой нанотехнологии на стадию клинических испытаний потребуется несколько лет. Однако ученые полны оптимизма. Они высказывают предположения о том, что замена нитей и лигатур – не единственная возможность использования нанопленок. Ожидается, что они будут с успехом применяться в таких областях медицины, как хирургическая косметология и регенеративная терапия. Возможно также их употребление при проведении эндоскопических операций. Кроме того, такие пленки будут востребованы учеными и технологами других, немедицинских отраслей знания.

Нанотехнологии  в хирургии

[ Все новости ]

Среди всех новшеств, применяемых в данное время в  хирургии, наименее развитым оказался участок лазерной сварки биологических  тканей. То ли относительная дороговизна оборудования повлияла на это, то ли относительно малая прочность свариваемых швов в первые дни после операции, но преимущества новой технологии пока используют мало. 
 
А преимущества лазерная сварка дает немалые. При использовании лазера высоких энергий нет образования рубцов в месте соединения тканей, потому что, изменяя мощность лазерного излучения можно выборочно воздействуя на соединяемые ткани, получать эффекты или коагуляции или уничтожения ненужных клеток. 
 
Согласно технологии лазерной сварки применяют коллоидные водные суспензии альбумина, выполняющего роль припоя, соединяющего биологические ткани и увеличивающего прочность хирургических швов. Альбумин – это белок, выполняющий транспортные функции в составе цитоплазмы клетки и в сыворотке крови. Нагреваясь во время сварки тканей, он улучшает адгезию тканей, при этом инактивируются вирусы гепатита и ВИЧ, уменьшается воспаление и вероятность образования тромбов. 
 
Альбумин, вернее коммерческая марка «бычий сывороточный альбумин», вполне доступное сырье, имеющий длительное время хранения. При сварке, вполне заменяет обычное сшивание ран с указанными выше преимуществами, но не всегда может обеспечить аналогичную прочность. Помочь устранить этот недостаток взялись ученые из Московского государственного института электронной техники. 
 
Для этого приготовили несколько альбуминовых припоев с разными «легирующими» добавками: сажи, активированного угля и углеродных нанотрубок. Первые два припоя только ухудшили прочность лазерного шва, а вот третий, с добавками из нанотрубок, увеличил прочность в несколько раз, превысив показатели стандартных шовных соединений. 
Последний негативный порог лазерной сварки биологических тканей преодолен благодаря нанотехнологии. Остается надеяться, что внедрение данной технологии не затянется на десятилетия, а благодарные больные вспомнят разработчиков добрым словом.