https://bitly.su/d8hagLp
Наши уши и носы содержат специальную ткань, которая мягче костей, но жестче, чем мышцы. Для изменения формы этой ткани по медицинским показаниям обычно требуется операция "разрезание и шлифовка". Исцеление после такого рода операций может быть болезненным и оставлять шрамы. Однако в скором времени хирурги смогут избежать этих проблем, используя электричество вместо скальпеля.
Особая ткань - хрящ (KAR-tih-lidj). Его трудно изменить, потому что его внутренняя структура очень сильна. Он всегда возвращается в первоначальную форму. Тело имеет различные виды хрящей. Форма ушей и носа менее жесткая, чем форма суставов, сухожилий и спинных дисков.Брайан Вонг - хирург, работающий в Калифорнийском университете в Ирвине. Он также инженер-биолог. Он использует инженерное ноу-хау для решения медицинских проблем. Несколько лет назад Вонг искал способы починить деформированный нос, не разрезая и не сшивая его.
Хрящ, разделяющий ноздри внутри носа, называется перегородкой. У некоторых людей эта ткань смещена от центра или изогнута. Такая "отклоненная" перегородка может затруднить дыхание. Некоторые люди могут родиться с этой проблемой. Спортивная травма или другая травма также может изменить форму перегородки.
Традиционная операция на перегородке является сложной задачей. Область, требующая крепления, труднодоступна. Пространство крошечное. Разделение на клетки с помощью лезвий может повредить или убить клетки, создавая рубцовую ткань. Исцеление может оказаться болезненным. И ошибки могут быть вполне заметны.
Чтобы избежать некоторых из этих проблем, Вонг попробовал нагреть хрящ с помощью инфракрасного лазера в качестве нового способа изменить форму перегородки без скальпеля. Это менее инвазивно, чем резать нос ножом. И это сработало. Но отопление все еще повреждает клетки. Эта процедура также была дорогостоящей.
Электрический ток для спасения
Поэтому команда Вонга решила попробовать нагреть хрящ электрическим током. Они начали с работы с образцом хряща в лабораторной посуде. Действительно, ток позволил Вонгу изменить форму ткани, но с едва заметным повышением температуры.
Чтобы выяснить, что происходит, Вонг связался с Майклом Хиллом. Он химик в Оксидентальном колледже в Лос-Анджелесе, Калифорния. Холм изучает, как электричество влияет на химические процессы. И когда он узнал, что 75 процентов хряща состоит из воды, у него появилось предчувствие, что вода может объяснить, что произошло. Электрический ток может расщеплять воду на два атома водорода и один атом кислорода. Химики называют этот процесс электролизом.
https://bitly.su/DPsHjf
Что такое белки?
Интуиция Хилла оказалась верной. И вот как этот электролиз смягчил ткани. Этот хрящ в наших ушах и носах похож на хрящ. Его волокна изготовлены из протеина, называемого коллагеном . Электрические связи между молекулами удерживают эти волокна вместе. Отрицательно и положительно заряженные части молекул глома сливаются вместе, как положительные и отрицательные полюса двух магнитов.
Так что разрывать коллагеновую паутину - это как разрывать два магнита. "Если отпустить, молекулы снова соединятся, как магниты", - объясняет Хилл. "Электрические связи дают хрящу способность удерживать свою форму. Но если мы сможем на короткое время отключить связи, мы сможем изменить эту форму."
Энергия для отключения этих связей пришла от расщепления воды в хрящевой ткани. Воздействие электрического тока на небольшую область ткани создавало атомы водорода, которые были положительно заряжены. Они нейтрализовали отрицательно заряженные молекулы ткани.
И это разорвало электрические узы, чтобы сделать хрящ эластичным, как Play-Doh.Теперь хирург может изменить форму ткани. Как только этот врач отключил ток, электрические связи быстро восстановятся. Новая форма ткани также приобрела бы постоянную форму.
Хилл и Вонг сначала протестировали процесс на ухе кролика, который умер. Их целью было постоянное сгибание уха на 90 градусов от его нормальной, вертикальной формы. Для этого они сделали трехмерное изображение уха.
С помощью специального программного обеспечения, разработанного исследователями, они проанализировали это изображение и напечатали трехмерную форму новой формы, которую хотели придать уху.Затем их программное обеспечение показало им лучшее место в ухе, чтобы разместить две крошечные иглы. Пульсирующий электрический ток через эти иглы смягчил ткани. Программное обеспечение также выяснило, как долго пульсирует ток через эти иглы.
Во время подачи тока исследователи согнули размягченную ткань в новую форму, а затем удерживали ее на месте с помощью 3D-платформы. Выключение электричества позволило хрящу затвердеть. Затем, после того как исследователи удалили форму, она сохранила свою новую форму. Весь процесс занял всего несколько минут.
Потребовалось гораздо больше времени, чтобы разработать программное обеспечение и протестировать изменение формы хряща у живых кроликов. Этот процесс убил очень мало хрящевых клеток, что оказалось большим преимуществом по сравнению с традиционной хирургией. Хилл сообщил о новых испытательных данных своей команды в апреле этого года на весенней ежегодной встрече Американского химического общества в Орландо, штат Флорида.
Эти испытания на животных были очень важны, говорит Тейлор Лоусон, которая не участвовала в исследованиях. Он работает в Бостонском университете, где изучает коленный и тазобедренный хрящи.
"Вы хотите избежать травм вокруг места установки иглы", - говорит он. "Вам также нужно знать, какое напряжение нужно подать на желаемую новую форму. И вы должны научиться ограничивать электрический ток только той областью, которая вас интересует."
Клинические испытания?
Вот некоторые вещи, которые исследователи теперь будут испытывать на более крупных животных. В конце концов, Хилл и Вонг надеются распространить тесты своей команды на людей. Во-первых, они должны обеспечить, чтобы новый метод был безопасным для использования в людях. Новые медицинские процедуры требуют проведения множества анализов.
Некоторые из них известны как клинические испытания.Если новая методика одобрена для людей, она может быть использована для фиксации деформированной перегородки и других проблем с носом. Он также может регулировать уши, которые выступают наружу. Это помогло бы детям, которых дразнят из-за ушей "Дамбо", говорит Хилл.
Смотреть в будущее
Хилл и Вонг задаются вопросом, может ли их молекулярная хирургия иметь еще более широкое применение, например, для решения проблем со зрением. Если он также работает в людях, Хилл и Вонг считают, что его техника может помочь миллионам людей, которые близоруки, дальнозорки или испытывают трудности с чтением, когда они стареют.
Глазные яблоки сделаны не из хряща. Но, как и хрящ, прозрачный слой на верхней части глазного яблока - роговица (KOR-nee-uh) - сделан из паутины коллагеновых волокон. У близоруких людей глазное яблоко выросло слишком долго, поэтому роговица слишком изогнута. В результате удаленные объекты получаются расплывчатыми. Выравнивание роговицы устраняет эту проблему. И электролиз может быть одним из способов сделать это.
Однажды слабый электрический ток может быть использован для изменения формы глаз, чтобы исправить некоторые проблемы со зрением. Это может стать альтернативой очкам, контактным линзам и лазерной хирургии.
Пока, работая в лабораторной посуде, исследователи попробовали эту технику только на роговице кролика. Они напечатали форму для контактной линзы, а затем покрасили на ней электроды. После того, как они наложили плесень на роговицу, исследователи применили электрический ток. Это помогло изменить форму роговицы.
Исследователям еще только предстоит примерить это на живых животных. Это означает, что потребуется много лет, чтобы оценить, достаточно ли безопасно для людей. Но если это так, то однажды очки и контактные линзы могут быть заменены в тех, кто решит пройти процедуру.
Исследователи считают, что их метод может представлять меньше рисков и побочных эффектов для исправления проблем со зрением, чем лазерная хирургия в настоящее время. Эта операция "сбрасывает" тонкие слои роговицы, вместо того, чтобы переделывать ее ткани.
Хилл и Вонг также работают над достижением своей первоначальной цели. Вонг надеется, что вскоре он сможет исправить проблемы с ухом и носом за пять минут, что не дорогостоящая процедура, которую можно будет выполнить в кабинете врача, не причиняя боли и не оставляя шрамов.
Химик Стефани Сидлик, который не участвовал в работе, считает, что это реальная цель. Она изучает хрящи и другие ткани тела в Университете Карнеги-Меллон в Питтсбурге, Пенн. По ее словам, эта новая технология должна иметь большой потенциал, если исследователи смогут доказать, что она безопасна.
"Наука, стоящая за этим, действительно крута, потому что это такая простая концепция, - говорит Сидлик. "Вы используете воду внутри собственной ткани, чтобы создать энергию для изменения ее формы."