雷射和膠水如何幫助焊接組織破裂

一種新型的蛋白質基膠水可以作為焊料,雷射可以加熱它來修補腸道、軟骨、血管、肝臟等部位的破洞,比傳統的雷射焊接更有效。

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研究人員表示,雷射可以在一種新型的填充了微觀金棒的膠水的幫助下,將腸道焊接在一起。

影響腸道的疾病包括結直腸癌和炎症性腸病,這兩種疾病每年在美國大約影響150萬人。在切除病變組織的手術過程中,腸道孔的滲漏很常見,並可能導致危及生命的細菌感染。

雷射已經可以透過使蛋白質融合來焊接軟骨、血管、角膜、肝臟、泌尿道、神經和皮膚等組織的破裂。這種無縫線的密封孔洞的方法在縫合線和釘子可能不起作用的地方,例如薄而脆弱的組織中尤其有用。


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然而,傳統雷射組織焊接的一個問題是,任何焊接都可能很脆弱。為了解決這個問題,位於坦佩的亞利桑那州立大學的化學工程師考沙爾·雷格和他的同事們正在開發一種蛋白質基膠水,它可以作為雷射可以加熱來修補孔洞的焊料。[另見: 凝膠立即止血,開始癒合]

雷格說,當加熱時,這種粘液會凝固成一種彈性材料,可以表現得“很像橡皮筋”。“像結腸這樣的組織必須在其中運輸物質,修補孔洞的材料的彈性很重要。”

這種複合材料主要由人工蛋白質組成,但其中嵌入了微小的金棒,這些金棒只有15奈米(即十億分之一米)寬,50奈米長。(相比之下,普通人頭髮的寬度約為100,000奈米。)奈米棒吸收近紅外光,這種光大部分情況下無害地穿過人體組織,使它們加熱到足以使粘液中周圍的蛋白質凝固。

研究人員成功地使用雷射焊接和他們的粘液來修補豬腸中幾毫米大的孔洞。這些焊接顯著增加了導致修復組織洩漏或破裂所需的壓力,並形成了防止腸道細菌偷偷溜出的液體密封。

雷格指出,這種雷射膠水應該是可生物降解的,儘管需要在動物身上進行測試才能確定。金奈米棒也被認為是相當惰性的,“儘管需要研究以尋找任何長期毒性,”他補充說。

研究人員的目標是進行活體動物實驗。雷格說,他們還希望他們的複合材料不僅能夠修復孔洞,而且能夠修復完全被切成兩半的腸道。

雷格與研究生黃黃巧及其同事於3月26日在ACS Nano雜誌上線上詳細介紹了他們的發現。

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