波士顿 - 在摄像头引导的内窥镜的帮助下,临床医生在人体的腔体内诊断和治疗许多不同的疾病。仅在美国,每年对患者进行多达2000万个内窥镜检查。但是,即使对于最经验丰富的内窥镜使用者,这些乐器也可能有效使用非常具有挑战性。这是由于以下事实:在关键程序中,血液和其他体液通常完全掩盖了相机镜头。

这个问题启发了由Wyss核心教师Joanna Aizenberg领导的团队,以设计透明的表面涂层,以供内窥镜镜头,该镜头可以轻松防止血液和其他液体避开。这个想法扎根于Aizenberg与临床合作者的对话,他们很快就为内窥镜成为云层中期过程的倾向而感到遗憾。

他们转向已经发明的Aizenberg发明的Slips(滑水液体注入的多孔表面)技术,他们着手设计专门的滑板涂层,该涂层可以防止体液阻止相机指导的内窥镜视野。他们的工作结果已发表在美国国家科学院论文集(PNAS)期刊。

“Endoscopes are used by many physicians around the world for a variety of procedures, and ironically, the moment when bleeding occurs and the optical field is blocked is also precisely when physicians most need to see what’s happening,” said Aizenberg, who is also the Amy Smith Berylson Prof. of Material Sciences at the Harvard John A. Paulson School of Engineering & Applied Sciences (SEAS), Professor of Chemistry and Chemical Biology, as well as Co-Director of the Kavli Institute for Bionano Science and Technology.

Aizenberg的Slips技术会产生无润湿和强大的自我清洁表面,这些表面几乎可以抵抗表面可能面临的任何犯规挑战。但是,为了开发内窥镜使用的技术,该团队需要专门调整滑片,以环境生命的腔体的恶劣环境。

“除了完全透明并能够覆盖内窥镜上玻璃摄像头镜头的曲率外,涂层还需要承受与软组织和腐蚀性体液的持续接触和磨损。”在研究和WYSS的研究生研究员目前攻读博士学位。在海洋生物工程中。

为了实现这一目标,团队通过一层将二氧化硅纳米颗粒沉积到内窥镜的玻璃相机镜头上。这些二氧化硅层产生了一个多孔的表面,在纳米级,将被视为“粗糙”并充满洞穴。然后,他们将这种“粗糙”的表面功能化,并将其注入医学级的硅油,填充多孔腔并形成自我重复的液态层。最终结果是一种完全生物相容性的涂层,可以忍受许多程序用途和标准的灭菌方案,甚至可以间歇性地与硅油重新涂抹以保持其极端的脱位。

一项测试,其中使用防配合内窥镜在麻醉猪上进行支气管镜检查,涂层的表现非常好,易于驱除血液和粘液,并通过消除反复清洁和擦除镜子的需要,从而大大降低了手术的复杂性光场。

涂层涂层的内窥镜甚至可以将我们的视野扩展到我们尚未使用相机访问的身体的新区域。当今的内窥镜包含灌溉和吸入通道,从镜头中型过程中积聚,因此由于这一重要的清洁功能,它们的规模很小。但是,镜头上的超详细涂层可能会消除对洗涤端口的需求,从而导致更小型的内窥镜,这将使医生能够到达,观察和治疗身体不受限制的人体区域,这些区域是当前大小的内窥镜的限制性。

展望未来,该团队还希望他们的湿滑镜头涂层可以在其他摄像机制导的仪器中应用,这些仪器在严酷,受污染的环境中运行,并依靠毫无疑问的光场,例如石油勘探,机器人勘探,海上勘探,管道和卫生,卫生和卫生,卫生和卫生,卫生,卫生和卫生,卫生和卫生,和排水管维护。

除了Aizenberg,Sunny和Cheng外,新研究的其他作者还包括:Daniel Daniel(海洋);Peter Lo(BIDMC的介入肺);Sebastian Ochoa(BIDMC介入的肺部);凯特琳·豪威尔(Caitlin Howell)(缅因大学海洋 - 奥罗诺(Orono),维斯(Wyss)研究所);尼古拉斯·沃格尔(Nicolas Vogel)(弗里德里希 - 亚历山大大学Erlangen-Nürnberg的粒子技术研究所和功能粒子系统跨学科中心);和Adnan Majid(BIDMC介入的肺部)。