El nuevo adhesivo en forma de cinta que se une a las superficies mojadas en cuestión de segundos podría utilizarse para curar heridas o implantar dispositivos médicos.
Agencia Latina de Noticias Medicina y Salud Pública
El nuevo adhesivo en forma de cinta que se une a las superficies mojadas en cuestión de segundos podría utilizarse para curar heridas o implantar dispositivos médicos.
Inspirados por una sustancia pegajosa que las arañas usan para atrapar a sus presas, los ingenieros del MIT han diseñado una cinta de doble cara que puede sellar rápidamente los tejidos. Así lo informaron en un comunicado.
En pruebas en ratas y tejidos de cerdo, los investigadores demostraron que su nueva cinta puede unir firmemente tejidos como los pulmones y los intestinos en sólo cinco segundos. Ellos esperan que esta cinta pueda eventualmente ser usada en lugar de las suturas quirúrgicas, las cuales no funcionan bien en todos los tejidos y pueden causar complicaciones en algunos pacientes.
"Hay más de 230 millones de cirugías importantes en todo el mundo cada año, y muchas de ellas requieren suturas para cerrar la herida, lo que puede causar estrés en los tejidos y puede causar infecciones, dolor y cicatrices. Estamos proponiendo un enfoque fundamentalmente diferente para el sellado de tejidos",
dijo Xuanhe Zhao, profesor asociado de ingeniería mecánica y de ingeniería civil y ambiental del MIT y autor principal del estudio.
La cinta de doble cara también se puede usar para sujetar dispositivos médicos implantables a los tejidos, incluyendo el corazón, mostraron los investigadores. Además, funciona mucho más rápido que los pegamentos de tejido, que generalmente tardan varios minutos en unirse firmemente y pueden gotear sobre otras partes del cuerpo.
Los estudiantes de postgrado Hyunwoo Yuk y Claudia Varela son los autores principales del estudio, que aparece en Nature. Otros autores son Xinyu Mao, estudiante de posgrado del MIT, Ellen Roche, profesora asistente de ingeniería mecánica del MIT, Christoph Nabzdyk, médico de cuidados críticos de la Clínica Mayo, y Robert Padera, patólogo del Brigham and Women's Hospital.
Hyunwoo Yuk, estudiante graduado del MIT, muestra el adhesivo de tejido de doble cara. Foto: MIT.
La formación de un sello hermético entre los tejidos se considera muy difícil porque el agua en la superficie de los tejidos interfiere con la adhesión. El tejido existente encola moléculas adhesivas difusas a través del agua entre dos superficies de tejido para unirlas, pero este proceso puede tomar varios minutos o incluso más tiempo.
El equipo del MIT quería hacer algo que funcionara mucho más rápido. El grupo de Zhao había desarrollado anteriormente otros adhesivos novedosos, incluyendo un superglue de hidrogel que proporciona una adhesión más fuerte que los materiales pegajosos que se encuentran en la naturaleza, como los que los mejillones y percebes usan para aferrarse a barcos y rocas.
Para crear una cinta de doble cara que pudiera unir rápidamente dos superficies mojadas, el equipo se inspiró en el mundo natural, específicamente en el material pegajoso que las arañas usan para capturar a sus presas en condiciones de humedad. Este pegamento de araña incluye polisacáridos cargados que pueden absorber agua de la superficie de un insecto casi instantáneamente, eliminando una pequeña mancha seca a la que el pegamento puede adherirse.
Para imitar esto con un adhesivo de ingeniería, los investigadores diseñaron un material que primero absorbe el agua de los tejidos húmedos y luego une rápidamente dos tejidos. Para la absorción de agua, utilizaron ácido poliacrílico, un material muy absorbente que se utiliza en los pañales. Tan pronto como se aplica la cinta, succiona el agua, permitiendo que el ácido poliacrílico forme rápidamente débiles enlaces de hidrógeno con ambos tejidos.
Estos enlaces de hidrógeno y otras interacciones débiles mantienen temporalmente la cinta y los tejidos en su lugar mientras que los grupos químicos llamados ésteres NHS, que los investigadores incrustaron en el ácido poliacrílico, forman enlaces mucho más fuertes, llamados enlaces covalentes, con proteínas en el tejido. Esto tarda unos cinco segundos.
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Video en el que muestran la efectividad de la cinta.
Para hacer su cinta lo suficientemente resistente como para durar dentro del cuerpo, los investigadores incorporaron ya sea gelatina o quitosano (un polisacárido duro que se encuentra en las conchas de los insectos). Estos polímeros permiten que el adhesivo mantenga su forma durante largos períodos de tiempo.
Dependiendo de la aplicación para la que se utilice la cinta, los investigadores pueden controlar la rapidez con la que se descompone dentro del cuerpo variando los ingredientes que la componen. La gelatina tiende a descomponerse en unos pocos días o semanas en el cuerpo humano. Sin embargo, el quitosano puede durar más (un mes o incluso hasta un año).
"Combinando dos conceptos innovadores, el equipo de investigación logró adherirse rápida y eficazmente a la superficie húmeda y blanda de un tejido. También mantener una buena adhesión y propiedades mecánicas durante varios días sin causar demasiada respuesta inflamatoria",
dijo Costantino Creton, director de investigación de ESPCI París, que no participó en la investigación.
"Este tipo de adhesivo podría tener un impacto importante en la capacidad de los cirujanos para sellar incisiones y curar heridas", explica Yuk. Para explorar las posibles aplicaciones de la nueva cinta de doble cara, los investigadores la probaron en unos cuantos tipos diferentes de tejido porcino, incluyendo piel, intestino delgado, estómago e hígado.
También realizaron pruebas en los pulmones y la tráquea de los cerdos, demostrando que podían reparar rápidamente el daño a esos órganos.
"Es muy difícil suturar tejidos blandos o frágiles como el pulmón y la tráquea. Pero con nuestra cinta adhesiva de doble cara, en cinco segundos podemos sellarlos fácilmente",
dice Yuk.
La cinta también funcionó bien para sellar el daño al tracto gastrointestinal. Lo que podría ser muy útil para prevenir las fugas que a veces ocurren después de la cirugía. Esta fuga puede causar sepsis y otras complicaciones potencialmente fatales.
"Anticipo un tremendo potencial de traslación de este elegante enfoque a diversas prácticas clínicas. Así como a aplicaciones de ingeniería básica, en particular en situaciones en las que las operaciones quirúrgicas, como la sutura, no son sencillas",
dice Yu Shrike Zhang, profesor asistente de medicina de la Facultad de Medicina de Harvard, que no participó en la investigación.
La implantación de dispositivos médicos en el cuerpo es otra aplicación que el equipo del MIT está explorando. Trabajando con el laboratorio de Roche, los investigadores demostraron que la cinta podría usarse para fijar firmemente un pequeño parche de poliuretano al corazón de las ratas vivas. Estos son del tamaño de una uña del pulgar.
Normalmente, este tipo de procedimiento es extremadamente complicado y requiere que lo realice un cirujano experimentado. Pero el equipo de investigación pudo simplemente pegar el parche con su cinta presionando durante unos segundos, y permaneció en su lugar durante varios días.
Además del parche cardíaco de poliuretano, los investigadores encontraron que la cinta podía adherir con éxito materiales como caucho de silicona, titanio e hidrogeles a los tejidos.
"Esto proporciona una forma más elegante, más sencilla y de aplicación universal de introducir un monitor implantable o un dispositivo de administración de fármaco. Porque podemos adherirnos a muchos sitios diferentes sin causar daños o complicaciones secundarias por la perforación de tejidos para colocar los dispositivos",
dice Yuk..
Los investigadores están trabajando ahora con los médicos para identificar aplicaciones adicionales para este tipo de adhesivo y para realizar más pruebas en modelos animales.
La investigación fue financiada por la Fundación Nacional de Ciencias y la Oficina de Investigación Naval. La comercialización del trabajo está siendo apoyada por el Centro de Innovación Tecnológica Deshpande del MIT.
