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– La curita removible podría facilitar a los cirujanos el cierre de heridas internas.
Courtesy MIT por Jennifer Chu: El año pasado, los ingenieros de MIT desarrollaron una curita de doble cara que podría pegarse rápida y firmemente a superficies húmedas como tejidos biológicos. Demostraron que el esparadrapo podría usarse para sellar rasgaduras y rasgaduras en los pulmones e intestinos en cuestión de segundos, o para fijar implantes y otros dispositivos médicos en las superficies de órganos como el corazón.
Ahora han desarrollado aún más su esparadrapo para que pueda desprenderse del tejido subyacente sin causar ningún daño. Al aplicar una solución líquida, la nueva versión se puede despegar como un gel resbaladizo en caso de que deba ajustarse durante la cirugía, por ejemplo, o eliminarse una vez que el tejido se haya curado.
“Esto es como un esparadrapo sin dolor para los órganos internos”, dice Xuanhe Zhao, profesor de ingeniería mecánica y de ingeniería civil y ambiental en el MIT. “Te pones el esparadrapo y, si por alguna razón quieres quitártelo, puedes hacerlo a pedido, sin dolor”.
El nuevo diseño del equipo se detalla en un documento publicado hoy en las Actas de la Academia Nacional de Ciencias. Los coautores de Zhao son los primeros autores Xiaoyu Chen y Hyunwoo Yuk junto con Jingjing Wu en MIT y Christoph Nabzdyk en Mayo Clinic Rochester.
Lazos irrompibles
Al considerar los diseños para su esparadrapo original, los investigadores se dieron cuenta rápidamente de que es extremadamente difícil que el esparadrapo se adhiera a superficies húmedas, ya que la capa delgada de agua lubrica y evita que la mayoría de los pegantes se adieran.
Para evitar el deslizamiento natural de un tejido, el equipo diseñó su esparadrapo original a partir de polímeros biocompatibles, incluido el ácido poliacrílico, un material altamente absorbente comúnmente utilizado en pañales y productos farmacéuticos, que absorbe agua y luego forma rápidamente enlaces de hidrógeno débiles con la superficie del tejido. Para reforzar estos enlaces, los investigadores incrustaron el material con ésteres del NHS, grupos químicos que forman enlaces más fuertes y duraderos con proteínas en la superficie de un tejido.
Si bien estos enlaces químicos le dieron a al esparadrapo un agarre ultrafuerte, también fueron difíciles de romper, y el equipo descubrió que separar el esparadrapo del tejido era una tarea desordenada y potencialmente dañina.
“Quitar el esparadrapo podría crear más respuesta inflamatoria en el tejido y prolongar la curación”, dice Yuk. “Es un verdadero problema práctico”.
Esparadrapo para cirujanos
Para hacer que el esparadrapo sea desmontable, el equipo primero ajustó la cinta. Al material original, agregaron una nueva molécula enlazadora de disulfuro, que se puede colocar entre enlaces covalentes con las proteínas de la superficie de un tejido. El equipo eligió sintetizar esta molécula particular porque sus enlaces, aunque fuertes, pueden cortarse fácilmente si se exponen a un agente reductor particular.
Luego, los investigadores examinaron la literatura para identificar un agente reductor adecuado que fuera biocompatible y capaz de cortar los enlaces necesarios dentro de la cinta pegante. Descubrieron que el glutatión, un antioxidante que se encuentra naturalmente en la mayoría de las células, fue capaz de romper enlaces covalentes de larga duración como el disulfuro, mientras que el bicarbonato de sodio, podría desactivar los enlaces de hidrógeno de menor duración de la cinta pegante.
El equipo mezcló concentraciones de glutatión y bicarbonato de sodio en una solución salina, y roció la solución sobre muestras de la cinta pegante que colocaron sobre varias muestras de órganos y tejidos, incluyendo corazón de cerdo, pulmón e intestinos. En todas sus pruebas, independientemente de cuánto tiempo se haya aplicado el esparadrapo al tejido, los investigadores descubrieron que, una vez que rociaron la solución desencadenante sobre la cinta, pudieron despegar la cinta del tejido en aproximadamente cinco minutos, sin causando daño tisular.
“Eso es aproximadamente el tiempo que tarda la solución en difundirse a través de la cinta hasta la superficie donde la cinta se une con el tejido”, dice Chen. “En ese momento, la solución convierte este esparadrapo extremadamente pegajoso en solo una capa de gel resbaladizo que puede despegarse fácilmente”.
Los investigadores también fabricaron una versión de la cinta pegante que grabaron con pequeños canales a través de los cuales la solución también puede difundirse. Este diseño debería ser particularmente útil si el esparadrapo se usara para unir implantes y otros dispositivos médicos. En este caso, la solución de pulverización en la superficie de la cinta no sería una opción. En cambio, un cirujano podría aplicar la solución alrededor de los bordes de la cinta, donde se difunde a través de los canales del esparadrapo.
“Nuestra esperanza es que algún día, los quirófanos puedan tener dispensadores de este esparadrapo, junto con botellas de solución desencadenante”, dice Yuk. “Los cirujanos pueden usar esto como cinta pegante escocesa, aplicar, separar y volver a aplicar a pedido”.
El equipo está trabajando con Nabzdyk y otros cirujanos para ver si el nuevo esparadrapo puede ayudar a reparar afecciones como hemorragias e intestinos con fugas.
“Nuestro objetivo es utilizar tecnologías biopegantes para reemplazar las suturas, que es una tecnología de cierre de heridas de miles de años sin demasiada innovación”, dice Zhao. “Ahora creemos que tenemos una manera de hacer la próxima innovación para el cierre de heridas”.
Esta investigación fue financiada, en parte, por la National Science Foundation y el Centro Deshpande de Innovación Tecnológica del MIT.
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