स्विस फेडरल इंस्टीट्यूट फॉर मैटेरियल्स साइंस एंड टेक्नोलॉजी (ईएमपीए) और ईटीएच ज्यूरिख अनुसंधान केंद्र के विशेषज्ञ एक सफल परियोजना बनाने के लिए एकजुट हुए हैं। वे एक लेजर वेल्डिंग तकनीक विकसित करने में सफल रहे हैं जो अतिरिक्त लेजर सुरक्षा के बिना घावों को जल्दी और सुरक्षित रूप से ठीक करती है।
विशेषज्ञ घाव पर नैनोकण पोल्टिस लगाते हैं और फिर घाव को सख्त करने के लिए प्रकाश का उपयोग करते हैं - घावों को सील करने की एक नई विधि जो ऑपरेटिंग रूम में एक नया उपकरण बन सकती है।
ईटीएच टीम के अनुसार, सर्जनों ने अतीत में घाव बंद करने की विधि के रूप में लेजर वेल्डिंग से संबंधित शोध किया है। ऐसा माना जाता है कि यह विधि उपचार में तेजी लाती है और संक्रमण के खतरे को कम करती है, लेकिन यह तापमान की निगरानी और नियंत्रण की चुनौती के साथ आती है।
उनके सामने मुख्य मुद्दा यह है कि यह थर्मल प्रतिक्रिया बायोमटेरियल्स की आंतरिक सीमा के भीतर ही रहनी चाहिए, और तापमान को गैर-आक्रामक तरीके से मापना मुश्किल है - जो चिकित्सा में वेल्डिंग प्रक्रियाओं के अनुप्रयोग में एक चुनौती रही है।
पिछले शोध में एरिज़ोना स्टेट यूनिवर्सिटी में 2018 की एक परियोजना शामिल है जिसमें थर्मल प्रभावों को प्रभावित करने और सूजन को कम करने के लिए सोल्डर सामग्री में सोने के नैनोकणों को शामिल किया गया था।
दूसरी ओर, इस बार का समाधान ईएमपीए की कण-जैविक इंटरैक्शन प्रयोगशाला और ईटीएच ज्यूरिख में नैनोपार्टिकल सिस्टम इंजीनियरिंग प्रयोगशाला द्वारा डिजाइन किया गया था। उन्होंने धातु और सिरेमिक नैनोकणों से युक्त एक चिपकने वाला पदार्थ विकसित किया और तापमान को नियंत्रित करने के लिए एक नैनोथर्मोमीटर का उपयोग किया। नई सोल्डरिंग विधि को "आईसोल्डरिंग" (इंटेलिजेंट सोल्डर) कहा जाता है।
यह तकनीक दो प्रकार के नैनोकणों का उपयोग करती है - टाइटेनियम नाइट्राइड और बिस्मथ वैनाडेट। जब इन कणों को प्रकाश स्रोत द्वारा प्रकाशित किया जाता है जो आसपास के ऊतकों द्वारा कमजोर रूप से अवशोषित होता है, तो टाइटेनियम नाइट्राइड प्रकाश को गर्मी में परिवर्तित करता है, जबकि बिस्मथ वैनाडेट एक "नैनो-थर्मामीटर" के रूप में कार्य करता है जो तापमान के आधार पर विभिन्न तरंग दैर्ध्य उत्सर्जित करता है।
चिकित्सा अवरक्त लैंप द्वारा नैदानिक अनुवाद
शोधकर्ताओं के अनुसार, नैनोकणों का यह संयोजन आईसोल्डरिंग को न्यूनतम आक्रामक प्रक्रियाओं के लिए विशेष रूप से उपयुक्त बनाता है। ऐसा इसलिए है क्योंकि संयुक्त सोल्डर को हलचल की आवश्यकता नहीं होती है और तापमान अंतर को उथले और गहरे दोनों घावों में बहुत उच्च स्थानिक रिज़ॉल्यूशन के साथ निर्धारित किया जा सकता है।
प्रस्तावित तकनीक के गणितीय मॉडलिंग को पूरा करने के बाद, परियोजना ने क्लिनिकल अनुप्रयोगों के लिए आईसोल्डरिंग की क्षमता का मूल्यांकन शुरू करने के लिए यूनिवर्सिटी हॉस्पिटल ज्यूरिख, संयुक्त राज्य अमेरिका में क्लीवलैंड क्लिनिक और प्राग में चार्ल्स यूनिवर्सिटी के सर्जनों के साथ सहयोग शुरू किया।
ईएमपीए के विशेषज्ञों ने कहा, "प्रयोगशाला परीक्षणों में, अनुसंधान टीम अग्न्याशय और यकृत सहित अंग घावों के तेज, स्थिर और जैव-संगत बंधन को प्राप्त करने में सफल रही। आईसोल्डरिंग ने मूत्रमार्ग जैसे चुनौतीपूर्ण ऊतक ब्लॉकों के सामने भी अपने उत्कृष्ट सीलिंग प्रभाव का प्रदर्शन किया , फैलोपियन ट्यूब या आंतें।"
अनुसंधान टीम ने अपने पेपर में आगे उल्लेख किया है कि गलत सिवनी स्थिति जैसी सामान्य समस्याओं का सामना करने पर आईसोल्डरिंग में रोबोटिक और लेप्रोस्कोपिक सर्जरी में उपयोग की काफी संभावनाएं हैं।
वर्तमान में, जबकि "आईसोल्डरिंग" विकल्प की कल्पना मूल रूप से प्रत्यक्ष लेजर विकिरण विधि के रूप में की गई थी, टीम यह पता लगा रही है कि क्या समान प्रभाव को हल्के, कम तीव्रता वाले निकट-अवरक्त रोशनी के उपयोग के माध्यम से प्राप्त किया जा सकता है। यदि हासिल किया जाता है, तो यह नैदानिक स्थानांतरण प्रक्रिया को बहुत सरल बना देगा, क्योंकि निकट-अवरक्त प्रकाश पहले से ही व्यापक रूप से मान्यता प्राप्त है और चिकित्सा में उपयोग किया जाता है।
ईएमपीए के इंगे हेरमैन ने टिप्पणी की, "यदि चिकित्सकीय रूप से स्वीकृत अवरक्त प्रकाश का उपयोग करना संभव है, तो उम्मीद है कि यह अभिनव वेल्डिंग तकनीक अतिरिक्त लेजर सुरक्षा उपायों की आवश्यकता के बिना पारंपरिक ऑपरेटिंग रूम में अपना रास्ता खोज लेगी।"
शोधकर्ताओं ने कहा कि नैनोकणों का यह संयोजन आईसोल्डरिंग को न्यूनतम इनवेसिव सर्जरी के लिए विशेष रूप से उपयुक्त बनाता है। ऐसा इसलिए है क्योंकि संयुक्त सोल्डर को हलचल की आवश्यकता नहीं होती है और तापमान अंतर को उथले और गहरे दोनों घावों में बहुत उच्च स्थानिक रिज़ॉल्यूशन के साथ निर्धारित किया जा सकता है।
प्रस्तावित तकनीक के गणितीय मॉडलिंग को पूरा करने के बाद, परियोजना ने क्लिनिकल अनुप्रयोगों के लिए आईसोल्डरिंग की क्षमता का मूल्यांकन शुरू करने के लिए यूनिवर्सिटी हॉस्पिटल ज्यूरिख, संयुक्त राज्य अमेरिका में क्लीवलैंड क्लिनिक और प्राग में चार्ल्स यूनिवर्सिटी के सर्जनों के साथ सहयोग शुरू किया।
ईएमपीए के विशेषज्ञों ने कहा, "प्रयोगशाला परीक्षणों में, अनुसंधान टीम अग्न्याशय और यकृत सहित अंग घावों के तेज, स्थिर और जैव-संगत बंधन को प्राप्त करने में सफल रही। आईसोल्डरिंग ने मूत्रमार्ग जैसे चुनौतीपूर्ण ऊतक ब्लॉकों के सामने भी अपने उत्कृष्ट सीलिंग प्रभाव का प्रदर्शन किया , फैलोपियन ट्यूब या आंतें।"
अनुसंधान टीम ने अपने पेपर में आगे उल्लेख किया है कि गलत सिवनी स्थिति जैसी सामान्य समस्याओं का सामना करने पर आईसोल्डरिंग में रोबोटिक और लेप्रोस्कोपिक सर्जरी में उपयोग की काफी संभावनाएं हैं।
वर्तमान में, जबकि "आईसोल्डरिंग" विकल्प की कल्पना मूल रूप से प्रत्यक्ष लेजर विकिरण विधि के रूप में की गई थी, टीम यह पता लगा रही है कि क्या समान प्रभाव को हल्के, कम तीव्रता वाले निकट-अवरक्त रोशनी के उपयोग के माध्यम से प्राप्त किया जा सकता है। यदि हासिल किया जाता है, तो यह नैदानिक स्थानांतरण प्रक्रिया को बहुत सरल बना देगा, क्योंकि निकट-अवरक्त प्रकाश पहले से ही व्यापक रूप से मान्यता प्राप्त है और चिकित्सा में उपयोग किया जाता है।
ईएमपीए के इंगे हेरमैन ने टिप्पणी की, "यदि चिकित्सकीय रूप से स्वीकृत अवरक्त प्रकाश का उपयोग करना संभव है, तो उम्मीद है कि यह अभिनव वेल्डिंग तकनीक अतिरिक्त लेजर सुरक्षा उपायों की आवश्यकता के बिना पारंपरिक ऑपरेटिंग रूम में अपना रास्ता खोज लेगी।"
