การเปิดตัวความสำเร็จอย่างเป็นทางการ

เราเปิดตัวอย่างเป็นทางการพื้นผิวลื่นเป็นพิเศษที่ดัดแปลงเป็นกลุ่มเทคโนโลยีสำหรับเข็มชิบะ เทคโนโลยีนี้ทำลายข้อจำกัดของการสึกกร่อนง่ายของสารเคลือบทั่วไป โดยฝังสารที่มีพลังงานพื้นผิวต่ำลงในพื้นผิวเข็มผ่านการยึดติดระดับอะตอมโดยใช้การฝังและการสะสมไอออนแบบแช่พลาสมา (PIIID) ทำให้เกิดชั้นลื่นพิเศษคล้ายเพชรที่มีลักษณะคล้ายเพชร ผสานรวมเข้ากับซับสเตรตได้อย่างราบรื่น พื้นผิวนี้ลดค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานแบบไดนามิกในระหว่างการเจาะได้มากกว่า 70 % ในขณะที่มีคุณสมบัติชอบน้ำถาวร การยึดเกาะต้านโปรตีนที่โดดเด่น และ คุณสมบัติต้านลิ่มเลือด นับเป็นการก้าวกระโดดจากความเรียบทางกายภาพไปสู่ความเฉื่อยทางชีวภาพ ซึ่งกำหนดมาตรฐานใหม่สำหรับการเจาะซ้ำและการฝังตัวในระยะยาว

ความเป็นมาด้านการวิจัยและพัฒนาและประเด็นปัญหาสำคัญ

การเสียดสีระหว่างเข็มชิบะกับเนื้อเยื่อในระหว่างการเจาะเป็นสาเหตุหลักของความเจ็บปวด การบาดเจ็บของเนื้อเยื่อ เลือดออกจากทางเดินเข็ม และแม้แต่การอุดตันที่ปลายเข็ม แม้หลังจากการขัดเงา พื้นผิวสเตนเลสสตีลทั่วไปยังมีพลังงานพื้นผิวสูงโดยธรรมชาติ ซึ่งนำไปสู่การยึดเกาะอย่างรวดเร็วของโปรตีนเนื้อเยื่อและการก่อตัวของฟิล์มชีวะ ซึ่งจะเพิ่มความต้านทานการเจาะทะลุในภายหลัง เมื่อใช้สำหรับการเจาะหลอดเลือดหรือการฝังตัวของหลอดเลือด พื้นผิวโลหะเปลือยจะทำหน้าที่เป็นแหล่งเพาะสำหรับการเกิดลิ่มเลือด การเคลือบโพลีเมอร์ทั่วไป เช่น PTFE ที่ใช้โดยการฉีดพ่นหรือการเคลือบแบบจุ่มจะทนทุกข์ทรมานจากแรงยึดเกาะที่อ่อนแอ และมีแนวโน้มที่จะลอกออกเมื่อผ่านเนื้อเยื่อแข็งหรือหลังจากการใช้ซ้ำ โดยชิ้นส่วนที่ลอกออกอาจเสี่ยงต่อปฏิกิริยาจากสิ่งแปลกปลอมในร่างกาย ตลาดต้องการโซลูชันพื้นผิวที่ทั้งลื่นถาวรและทนทานอย่างยิ่งโดยด่วน

นวัตกรรมเทคโนโลยีหลัก

เทคโนโลยีหลักของเราสร้างพื้นผิวคอมโพสิตโดยการปรับเปลี่ยนจำนวนมาก:

• การฝังและการสะสมไอออนแบบแช่ในพลาสมา (PIIID)เข็มชิบะถูกวางในพลาสมาฟลักซ์สูงภายในห้องสุญญากาศ การทิ้งระเบิดไอออนพลังงานสูง (การฝังไอออน) ขั้นแรกจะขับเคลื่อนองค์ประกอบต่างๆ เช่น คาร์บอนและซิลิคอนหลายสิบนาโนเมตรใต้พื้นผิวเหล็กสเตนเลสเพื่อสร้างชั้นการเปลี่ยนผ่านที่เสริมแรง ต่อจากนั้น ก๊าซสารตั้งต้นที่มีซิลิคอนและออกซิเจนจะถูกนำเข้าสู่สภาพแวดล้อมพลาสมาสำหรับการสะสมไอสารเคมี (CVD) บนพื้นผิวเข็ม ทำให้เกิดชั้นโครงสร้างเครือข่ายอสัณฐานที่อุดมไปด้วยพันธะ Si-O-C ชั้นนี้จะเกาะติดกับซับสเตรตผ่านการแพร่กระจายของอะตอมและพันธะเคมี แทนที่จะเกาะติดทางกายภาพ ทำให้เกิดแรงยึดเกาะที่สูงมาก
• การบริจาคคุณสมบัติ Ultra-Slippery และ Hydrophilicด้วยการควบคุมพารามิเตอร์การสะสมอย่างแม่นยำ โครงสร้างทางเคมีด้านนอกสุดจึงอุดมด้วยหมู่ที่ชอบน้ำ เช่น หมู่ไฮดรอกซิล เมื่อสัมผัสกับเลือดหรือของเหลวในเนื้อเยื่อ พื้นผิวจะดึงดูดโมเลกุลของน้ำทันทีเพื่อสร้างชั้นโมเลกุลไฮเดรตที่แข็งแกร่ง ฟิล์มน้ำของเหลวนี้ทำหน้าที่เป็นสารหล่อลื่นขั้นสูงสุดระหว่างเข็มและเนื้อเยื่อ ทำให้เกิดผลในการหล่อลื่นด้วยน้ำ ในขณะเดียวกัน ความเฉื่อยทางเคมีที่พื้นผิวป้องกันการยึดเกาะอย่างแน่นหนาของโมเลกุลโปรตีนผ่านปฏิกิริยาที่ไม่ชอบน้ำหรือไฟฟ้าสถิต ซึ่งยับยั้งการสร้างฟิล์มชีวะโดยพื้นฐาน
• การเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานที่ครอบคลุมชั้นที่ได้รับการดัดแปลงมีคุณสมบัติคล้ายเพชรที่มีความแข็งระดับไมโครสูงเป็นพิเศษ และทนทานต่อการสึกหรอมากกว่าสเตนเลสสตีลทั่วไปถึงห้าเท่า ช่วยให้ทนต่อการขูดขีดกับกระดูกโดยไม่ตั้งใจได้อย่างง่ายดาย นอกจากนี้ยังมีความเสถียรทางเคมีที่ดีเยี่ยม ต้านทานสารฆ่าเชื้อและวิธีการฆ่าเชื้อทั่วไปทั้งหมดโดยไม่ทำให้ประสิทธิภาพลดลง

กลไกการออกฤทธิ์

กลไกหลักอยู่ที่การสร้างส่วนต่อประสานที่สมบูรณ์แบบด้วยพลังงานพื้นผิวต่ำ ความแข็งสูง และความเฉื่อยทางเคมี ชั้นทรานซิชันเสริมแรงที่เกิดจากการฝังไอออนให้การยึดเกาะแบบคอนกรีตเสริมเหล็กระหว่างชั้นที่ดัดแปลงกับซับสเตรตโลหะ ช่วยลดความเสี่ยงในการหลุดลอก ลักษณะทางเคมีของพื้นผิวที่ชอบน้ำจะล็อคโมเลกุลของน้ำอย่างรวดเร็วผ่านพันธะไฮโดรเจนเพื่อสร้างชั้นไฮเดรตที่เสถียร ในระหว่างการเจาะ เข็มจะเลื่อนไปติดฟิล์มน้ำแทนที่จะเป็นเนื้อเยื่อแห้ง ซึ่งช่วยลดแรงเสียดทานได้อย่างมาก ฟิล์มน้ำนี้ยังแยกเกล็ดเลือดและปัจจัยการแข็งตัวของเลือดออกจากพื้นผิวโลหะทางกายภาพ ซึ่งช่วยชะลอการเริ่มการแข็งตัวของเลือดได้อย่างมาก ความเฉื่อยของสารเคมีบนพื้นผิวและสัณฐานวิทยาที่ราบรื่นขัดขวางการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างและการยึดเกาะของโมเลกุลโปรตีนที่ไม่สามารถกลับคืนสภาพเดิมได้ (เช่น ไฟบริโนเจน อัลบูมิน) ยับยั้งการก่อตัวของแกนลิ่มเลือดอุดตันและแผ่นชีวะในระดับโมเลกุล

การตรวจสอบประสิทธิภาพ

การทดสอบค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานแสดงค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานแบบไดนามิกของเข็ม Chiba ที่ผ่านการบำบัดในสื่อจำลองเนื้อเยื่อต่ำกว่า 0.1 ซึ่งต่ำกว่า 0.35 มากสำหรับเข็มที่ไม่ได้รับการรักษา ในการทดสอบการเกิดลิ่มเลือดอุดตันในหลอดทดลองที่เป็นมาตรฐาน น้ำหนักการยึดเกาะของก้อนลิ่มเลือดบนพื้นผิวที่ได้รับการดัดแปลงจะลดลงมากกว่า 90 % การทดสอบการยึดเกาะของโปรตีนโดยใช้ไฟบริโนเจนที่มีฉลากฟลูออเรสเซนต์เผยให้เห็นการยึดเกาะเพียง 5 % ของกลุ่มควบคุม ในแบบจำลองการคงอยู่ของหลอดเลือดในสัตว์ การเกิดลิ่มเลือดอุดตันเฉียบพลันที่เกิดจากเข็มดัดแปลงจะล่าช้าอย่างมาก ผลตอบรับทางคลินิกเป็นไปตามสัญชาตญาณเป็นพิเศษ: นักรังสีวิทยารายงานว่าเข็ม Chiba ที่ลื่นเป็นพิเศษให้การจัดการที่ราบรื่นเป็นพิเศษในขั้นตอนต่างๆ เช่น การระบายน้ำเหลืองผ่านท่อน้ำดีผ่านผิวหนัง โดยแทบจะมองไม่เห็นผ่านแคปซูลตับและเนื้อเยื่อ ความเสียหายน้อยกว่าต่อโครงสร้างหลอดเลือดขนาดเล็กในตับ และลดลงอย่างเห็นได้ชัดหลังการผ่าตัด ภาวะแทรกซ้อนเลือดออกจากเข็ม

กลยุทธ์และปรัชญาการวิจัยและพัฒนา

เรายึดถือปรัชญาหลัก:Surface เท่ากับฟังก์ชันสำหรับอุปกรณ์แทรกแซง พื้นผิวคือส่วนต่อประสานเพียงอย่างเดียวที่โต้ตอบกับระบบสิ่งมีชีวิต ซึ่งคุณสมบัติจะกำหนดความปลอดภัยทางชีวภาพขั้นสูงสุดของเครื่องมือ กลยุทธ์การวิจัยและพัฒนาของเราก้าวไปไกลกว่าการขัดเงาด้วยกลไกธรรมดา ๆ เพื่อเจาะลึกฟิสิกส์ของพลาสมาและเคมีของพื้นผิว ซึ่งเป็นการออกแบบเชิงรุกและสร้างคุณสมบัติส่วนต่อประสานเป้าหมาย เราดำเนินการปรับเปลี่ยนมากกว่าแค่การเคลือบ มอบคุณสมบัติทางชีวภาพใหม่ล่าสุดโดยเริ่มจากวัสดุนอกสุดหลายสิบนาโนเมตร

แนวโน้มในอนาคต

ในอนาคต เราจะพัฒนาพื้นผิวที่ตอบสนองและการบำบัดอย่างชาญฉลาด คำแนะนำการวิจัยรวมถึงพื้นผิวที่ตอบสนองต่อค่า pH หรือเอนไซม์ซึ่งจะปล่อยยาปฏิชีวนะที่ฝังตัวภายใต้สภาวะที่เป็นกรดหรือเอนไซม์เฉพาะที่รอยโรคที่ติดเชื้อ พื้นผิวที่บรรจุเฮปารินหรือไนตริกออกไซด์ของผู้บริจาคทำให้สามารถควบคุมการปล่อยยาอย่างยั่งยืนสำหรับสายสวนที่ฝังอยู่ในระยะยาว เพื่อป้องกันการติดเชื้อและการเกิดลิ่มเลือดในระดับพื้นฐาน และพื้นผิวกันเพรียงที่มีฟังก์ชันไล่แบคทีเรีย เป้าหมายของเราคือการเปลี่ยนพื้นผิวของเข็มชิบะและอุปกรณ์การแทรกแซงที่ได้รับจากสิ่งกีดขวางทางกายภาพแบบพาสซีฟให้กลายเป็นอินเทอร์เฟซทางชีวภาพอัจฉริยะที่ตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงทางสรีรวิทยา มีส่วนร่วมอย่างจริงจังในการรักษา และรักษาสภาวะสมดุลของร่างกาย