近期臺灣科技大學研發運用金屬玻璃鍍層進行植髮針性能提升計畫成功,成為植髮及植眉失敗民眾的新希望。林宜蓉醫師表示這項研發成功的FUS-Z科技植髮,需移植巨量3000~6000毛以上雄性禿患者的大福音。

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20181011日林宜蓉醫師代表台灣參加國際醫學論壇,在美國成功發表ISHRS論文,再創台灣植髮醫療界的紀錄,榮登台灣擁有最多ISHRS論文的最高榮譽,

國際論文長達10篇。

 

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國立臺灣科技大學「運用金屬玻璃鍍層進行植髮針性能提升研究」計畫主持人林宜蓉醫師(Dr. Yi Jung Lin MD)與台科大研究團隊在針頭表面鍍上一層低於100奈米厚的超薄與極低摩擦係數「固態潤滑劑」,這種金屬玻璃鍍層的硬度是不鏽鋼的兩倍,能有效降低摩擦力,提高耐用度。

朱瑾指出,這種針頭預計能大幅提升醫師使用時的方便性與手術的成功性,目前已經進行許多測試,都有極佳的效果,迄今取得美國、台灣專利。

研究團隊成員認為,每個人成長過程中都要打針,雖然每個人對疼痛感覺各不相同,但針頭進入人體的瞬間,多半有轉頭、緊閉雙眼反射動作,小朋友打針也會有哭鬧等自然反應,這種「針的不痛的注射針頭」將可打從心底消除對打針產生的莫名恐懼感。

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簡單敘述這次的論文內容:

毛髮移植針上金屬玻璃塗層的性能改進:比較研究

Property Improvements of Metallic-Glass Coating on Hair Transplant Needles: A Comparison Study

介紹

    毛髮移植針是毛囊單位提取(FUE)毛髮移植手術中常用的醫療器械。針和組織之間的相互作用極大地影響了使用者的舒適性[1,2] 針所需的穿透力可能受到許多因素的影響如點的幾何形狀插入的方法和組織的特徵。為了降低摩擦阻力,在醫用針上應用了幾種塗料。這些塗料包括矽膠流體潤滑劑 [3] 和固體/硬塗層氮化鈦 () [4]及類金剛石碳 (DLC) [5]以利於同一支針需要多次使用時,減少插入期間的摩擦,從而增強耐久性。

    然而,由於流體性質,在最初的幾次插入循環之後容易除去矽氧烷潤滑劑。對於具有高硬度的(TiN)和類金剛石碳(DLC)陶瓷塗層,它們易碎並且內部壓縮應力高,導致與金屬基材的粘附性差[6]。一種新型的金屬玻璃(MG)材料,其非晶態結構具有高強度、高延展性和良好的耐腐蝕性和耐磨性[7,8]。此外,研究人員最近報導MG 具有優異的生物降解性和生物相容性[9-12]這些有益的特性使MG 成為生物醫學應用的潛在替代候選者。在以往的研究中薄膜金屬玻璃 (TFMGs) 顯示有效的抗菌性能低摩擦係數 (COF) 強的鋒利性和耐用性以及不粘表面,並應用於手術刀片[13]和注射器針頭[14]

目的

    在本研究中,我們將TFMG 塗層(台灣專利:I554391 和美國專利:9,840,798 B2)應用於毛髮移植針頭,並通過檢查針頭的表面特性將結果與未塗層(裸針),TiN DLC 塗層的針頭進行比較,我們還進行了多次插入/回縮測試,以評估這些針的耐用性。

材料和方法

    使用四元Zr 基(Zr60Cu25Al10Ni5)靶在毛髮移植針上沉積基於Zr TFMG使用磁控濺射在真空中生長標稱厚度為200nm TFMG,基礎壓力為5×10 -6 Torr, 襯底偏壓為-60VAr壓力為0.5×10-3Torr在沉積期間使針旋轉以確保在所有表面上均勻塗覆為了比较,裸露的,塗有TiN DLC 的針是商業上獲得的針規是21G 21.5G 的鍍錫針, 19G DLC 塗層針

    使用安裝在材料測試系統(MTS 42.503)上的250N 負載單元,在聚氨酯(PU)橡膠上以1mm/秒的速度測量插入和縮回力。對每種類型的針進行80 次插入/縮回循環測試。為了表徵TFMG,使用差分掃描量熱法DSCNetzsch 404 F3 Pegasus)在Ar 氣氛下以40K / min 的加熱速率在高達700℃的溫度下分析TFMG 的熱性質。配備掃描電子顯微鏡(SEM)的雙光束聚焦離子束(FIBFEI Quanta 3D FEG)在20kV 的加速電壓下用於針形貌分析。

    採用低眼角X 射線衍射儀(XRDD8 Discover)在40kV 200mA 下用CuKα輻射表徵晶體結構。配備掃描電子顯微鏡(SEM)的雙光束聚焦離子束(FIBFEI Quanta 3D FEG)在20kV的加速電壓下用於針形貌分析。

結果和討論

    1 (a) 中的DSC 曲線顯示了玻璃轉化溫度 (Tg)和測定了Zr60Cu25Al10Ni5 TFMG 的結晶溫度分別是攝氏 (Tx) 415.5 487.5 度。在圖1b)的XRD 圖中,存在2θ範圍為30 45°˚的寬峰,沒有明顯的結晶布拉格峰,根據DSC XRD 的結果TFMG 的非晶態結構得到了證實

塗層對注射針和豬肉組織粘連行為的影響:

(a) 裸露(b) TFMG 塗層(c) 純鈦塗層(d) 鍍錫。(箭頭表示針刺在豬肉肌肉上的跡象) [14]研究表面塗層對毛髮移植針性能的影響裸掃描電鏡圖像錫DLCTFMG 塗層針(21.5G 19.5G) 顯示在圖2 3這些圖像在不同的放大是從針尖和身體的針前和後80 迴圈的插入/退縮測試可以觀察到錫和 DLC 塗層的針頭有許多粒子殘留在針面上,這可能導致摩擦力增加,導致插入力量升級,如下所示 : 眾所周知,這些顆粒在表面上的存在主要歸因於這些TiN DLC 的陰極電弧過程中沉積的性質。據報導,對於這些類型的塗層,這些顆粒是不可避免的並且是常見的。此外,基於這些圖像,對於所檢查的所有類型的針,在80

期測試之前和之後沒有可觀察到的差異。也就是說,在循環測試之後,在TiN DLC 塗層的針上看到的顆粒仍然存在。另一方面,TFMG 塗層的針顯示出良好的表面狀況,因為在插入/回縮測試的80 個循環之後表面上沒有可觀察到的損傷或顆粒。因此,TFMG 塗層在針上表現出光滑的表面,這與先前的報導完全一致。

結論

本文研究了錫、DLCTFMG 塗層對毛髮移植針性能的影響。當對PU 橡膠塊進行測試時,TFMG 塗層的針頭明顯優於裸針以及塗有錫和DLC 的金屬針。以及塗有DLC 的插針和收縮力。TFMG 塗層的有益效果可歸因於低COF,與光滑表面和非晶態結構相關。

致謝

這項研究得到了台灣科學技術部(R.O.C.MTT 106-2218-E-011-017)的財政支持。我們感謝國立台灣大學的Chun-Hway Hsueh 教授使用材料測試系統,以及Bai-Yi Bai 教授的寶貴貢獻。

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