Группа ученых из Американского химического общества (American Chemical Society, ACS) на конференции 257th ACS National Meeting & Exposition представила технологию, которая позволит делать пластические операции без единого разреза и шва. Метод заключается в воздействии электрическим током на хрящевые ткани.
«Молекулярная хирургия» — обобщенное название новой технологии. Вместо ножа ученые ACS во время пластических операций предлагают использовать крошечные иглы, формы, распечатанные на 3D-принтере, и электрический ток, который нужно вводить прямо под кожу.
Идея в следующем. Хрящи состоят из микроскопических волокон коллагена и эластина, свободно переплетенных между собой. В этот плотный и упругий «клубок», внешне похожий на спагетти, погружены отрицательно заряженные белки и положительно заряженные ионы. Ткань с высокой плотностью зарядов прочно держит форму и не поддается каким-либо изменениям.
Однако если воздействовать на нее электрическим током и снизить концентрацию заряженных компонентов, то хрящи становятся более гибкими и пластичными. Это происходит по причине электролиза воды в тканях — химического процесса, когда вещества расщепляются на свои составные части.
Так, в этом случае молекулы воды распались на ионы кислорода и водорода. Положительный заряд протонов нейтрализовал отрицательный заряд белков и сделал хрящ более пластичным.
К такому выводу пришла группа ученых из Американского химического общества. Исследованием руководят доктор химических наук Майкл Хилл (Западный колледж) и доктор медицинских наук Брайан Вонг (Калифорнийский университет).
Открытие было сделано практически случайно. Сначала ученые пытались изменить форму хряща, нагревая его инфракрасными лазерами. Однако это оказалось слишком дорого и небезопасно — такие лучи могут сильно повредить ткани. Поэтому решили попробовать электричество. И сработало: заряд уравновесил заряженные ионы, которые придают жесткость хрящу, ослабляя его, но не нанося вред.
Оригинальный метод уже опробован на живом организме — кролике, чью форму ушей удалось изменить с помощью тока.
Кроличьи уши, как правило, стоят вертикально. Надев на одно ухо изогнутую форму, исследователи подключили электрический ток и ввели электроды-микроиглы. Размягченный хрящ принял желаемый изгиб и затвердел после отключения электротока, сохранив новую форму.
Синяя линия — изначальная форма кожи, красная — изгиб, полученный с помощью тока
Из-за того, что технология не оставляет шрамов и рубцов, ее считают будущим пластической хирургии. Разработка поможет значительно сократить время восстановления после медицинских процедур и в целом сделать весь процесс менее болезненным.
Метод уже рассматривают как способ лечения неподвижных суставов и как неинвазивную альтернативу лазерной коррекции зрения. Исследователи уже провели первые эксперименты по моделированию формы роговицы, изменив ее кривизну. Предполагается, что так можно избавиться от близорукости и полностью восстановить здоровье глаз.
«Мы представляем новую недорогую процедуру, которую можно провести под местной анестезией. Вся операция займет не более пяти минут».
Майкл Хилл, доктор химических наук Западного колледжа, руководитель исследования
Сейчас ученые ACS изучают варианты лицензирования технологии и ведут переговоры с компаниями — производителями медицинского оборудования, которые в ней могут быть заинтересованы.