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分子外科手术通过通电重塑活组织但无切口

2021-03-28 19:35:12 美容 来源:

重塑鼻子或耳朵的传统手术需要进行切割和缝合,有时需要较长的恢复时间和疤痕。但是现在,研究人员已经开发出了一种“分子外科手术”工艺,该工艺使用微小的针头,电流和3D打印的模具来快速重塑活体组织,而没有切口,疤痕或恢复时间。该技术甚至显示出有望作为固定不动关节的一种方法,或作为激光眼科手术的一种非侵入性替代方法。

研究人员今天将在化学会(ACS)2019年春季全国会议暨展览会上展示其结果。

该项目的主要研究人员之一的迈克尔·希尔(Michael Hill)博士说:“我们将这种新技术设想为一种在局部麻醉下进行的低成本办公程序。”他将在会议上讨论这项工作。“整个过程大约需要五分钟。”

西方大学的希尔(Hill)参与了该项目,当时加利福尼亚大学欧文分校(University of California,Irvine)的医学博士(Brian Wong)要求帮助开发无创技术来重塑软骨。这样的方法对于整容手术过程将是有用的,例如使鼻子更吸引人。但是,该方法还可以帮助解决问题,例如隔膜偏斜或没有良好治疗方法的状况,例如中风或脑瘫引起的关节挛缩。希尔本人曾经历过痛苦的偏斜隔膜手术,因此他了解患者经历了什么,并为加入一个制定更好策略的项目而感到兴奋。

Wong已经是一种替代技术的专家,该技术使用红外激光加热软骨,使其具有足够的弹性以重塑形状。希尔说:“问题是,这种技术很昂贵,而且很难充分加热软骨,以使其具有延展性而不杀死组织。” 为了找到一种更实用的方法,Wong的团队开始进行实验,将电流通过软骨进行加热。该方法确实使他们能够重塑组织,但是奇怪的是,没有加热组织。Wong求助于Hill来确定新方法的工作方式,并对其进行完善以防止组织损伤。

软骨由胶原蛋白的细小刚性纤维组成,这些胶原蛋白通过生物聚合物松散地编织在一起。它的结构类似于面条,面条被随意地倒在柜台上,每根细线都用线绑在一起。希尔说:“如果把它捡起来,线不会散开,但会变得松散。” 软骨还含有带负电荷的蛋白质和带正电荷的钠离子。这些带电粒子的密度较大的软骨比带电密度较低的软骨硬。

希尔的小组发现,电流通过软骨会电解组织中的水,将水转化为氧和氢离子或质子。质子的正电荷抵消了蛋白质上的负电荷,从而降低了电荷密度并使软骨更具延展性。他说:“一旦组织变得松软,您就可以将其模制成所需的任何形状。”

研究小组在一只耳朵通常直立的兔子上测试了该方法。他们使用模具将一只耳朵弯曲成所需的新形状。如果他们随后在没有施加电流的情况下卸下了模具,那么兔子的耳朵会像人的耳朵一样弹回原来的直立位置。但是,通过在弯头处将微针电极插入耳朵并在模子就位的情况下向它们发出脉冲电流,它们可以使弯头部位的软骨短暂软化,而不会造成损坏。关闭电流,然后使软骨变硬为新形状,然后取出模具。

为了用传统方法达到这一结果,外科医生必须切开皮肤和软骨,然后将其粘在一起。这可能导致在关节处形成疤痕组织。希尔说,有时必须在随后的手术中去除疤痕组织。通过避免这种对软骨的机械损伤,分子手术技术不会造成疤痕和疼痛。

研究人员正在与医疗设备公司一起探讨软骨技术的许可选择。他们还在研究在其他类型的胶原组织中的应用,例如腱和角膜。在眼睛中,角膜形状会影响视力,例如,过度弯曲会导致近视。在使用此方法校正人的视力之前,必须克服许多障碍,但是初步的动物实验已取得了可喜的结果。研究人员使用3D打印机制作隐形眼镜。在其上涂完电极后,他们将隐形眼镜戴在眼睛上。施加电流可使它们暂时软化角膜并改变其曲率。


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