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– O adesivo removível pode facilitar o fechamento de feridas internas pelos cirurgiões.
Courtesy MIT de Jennifer Chu: No ano passado, os engenheiros do MIT desenvolveram um adesivo de dupla face que podia grudar rápido e firmemente em superfícies molhadas, como tecidos biológicos. Eles mostraram que a fita poderia ser usada para selar rasgos nos pulmões e intestinos em segundos, ou para fixar implantes e outros dispositivos médicos nas superfícies de órgãos como o coração.
Agora eles desenvolveram ainda mais o adesivo para que ele possa ser destacado do tecido subjacente sem causar nenhum dano. Ao aplicar uma solução líquida, a nova versão pode ser removida como um gel escorregadio, caso precise ser ajustada durante a cirurgia, por exemplo, ou removida após a cicatrização do tecido.
“É como um band-aid indolor para órgãos internos”, diz Xuanhe Zhao, professor de engenharia mecânica e engenharia civil e ambiental do MIT. “Você coloca o adesivo e, por qualquer motivo, deseja retirá-lo, pode fazê-lo sob demanda, sem dor.”
O novo design da equipe é detalhado em um artigo publicado hoje na revista Proceedings of the National Academy of Sciences. Os co-autores de Zhao são os primeiros autores Xiaoyu Chen e Hyunwoo Yuk, juntamente com Jingjing Wu no MIT, e Christoph Nabzdyk na Mayo Clinic Rochester.
Obrigações inquebráveis
Ao considerar o design do adesivo original, os pesquisadores rapidamente perceberam que é extremamente difícil a fita grudar nas superfícies molhadas, pois a fina camada de água lubrifica e impede a maioria dos adesivos de se agarrar.
Para contornar a escorregadio natural de um tecido, a equipe projetou seu adesivo original a partir de polímeros biocompatíveis, incluindo ácido poliacrílico, um material altamente absorvente comumente usado em fraldas e produtos farmacêuticos, que absorve a água e rapidamente forma ligações fracas de hidrogênio com a superfície do tecido. Para reforçar essas ligações, os pesquisadores incorporaram o material aos ésteres do NHS, grupos químicos que formam ligações mais fortes e duradouras com proteínas na superfície de um tecido.
Embora essas ligações químicas tivessem a aderência ultra-forte à fita, elas também eram difíceis de quebrar, e a equipe descobriu que separar a fita do tecido era uma tarefa confusa e potencialmente prejudicial.
“A remoção da fita poderia criar mais uma resposta inflamatória no tecido e prolongar a cicatrização”, diz Yuk. “É um problema prático real”.
Fita adesiva para cirurgiões
Para tornar o adesivo destacável, a equipe primeiro ajustou o adesivo em si. Ao material original, eles adicionaram uma nova molécula ligadora de dissulfeto, que pode ser colocada entre ligações covalentes com as proteínas da superfície de um tecido. A equipe optou por sintetizar essa molécula em particular porque suas ligações, embora fortes, podem ser facilmente cortadas se expostas a um agente redutor em particular.
Os pesquisadores examinaram a literatura para identificar um agente redutor adequado que fosse biocompatível e capaz de romper as ligações necessárias dentro do adesivo. Eles descobriram que a glutationa, um antioxidante naturalmente encontrado na maioria das células, foi capaz de quebrar ligações covalentes duradouras, como o dissulfeto, enquanto o bicarbonato de sódio, também conhecido como bicarbonato de sódio, poderia desativar as ligações de hidrogênio de menor duração do adesivo.
A equipe misturou concentrações de glutationa e bicarbonato de sódio em uma solução salina e pulverizou a solução sobre amostras de adesivo que foram colocadas sobre várias amostras de órgãos e tecidos, incluindo coração de porco, pulmão e intestino. Em todos os seus testes, independentemente de quanto tempo o adesivo foi aplicado ao tecido, os pesquisadores descobriram que, uma vez que pulverizaram a solução acionadora na fita, eles foram capazes de retirar a fita do tecido em cerca de cinco minutos, sem causando danos aos tecidos.
Destacando o tecido bandaid do hidrogel após a aplicação da solução desencadeante por 5 min. O adesivo pode ser facilmente retirado sem causar danos ao hidrogel subjacente. Cortesia dos pesquisadores.
“É o tempo que leva para a solução difundir através da fita até a superfície onde ela encontra o tecido”, diz Chen. “Nesse ponto, a solução converte esse adesivo extremamente pegajoso em apenas uma camada de gel escorregadio que você pode facilmente descolar”.
Os pesquisadores também fabricaram uma versão do adesivo que eles gravaram com pequenos canais pelos quais a solução também pode se difundir. Esse design deve ser particularmente útil se a fita foi usada para conectar implantes e outros dispositivos médicos. Nesse caso, a solução de pulverização na superfície da fita não seria uma opção. Em vez disso, um cirurgião poderia aplicar a solução nas bordas da fita, onde difunde através dos canais do adesivo.
“Nossa esperança é que, algum dia, as salas de cirurgia possam ter dispensadores desses adesivos, além de frascos de solução desencadeante”, diz Yuk. “Os cirurgiões podem usar isso como fita adesiva, aplicando, desanexando e reaplicando-a sob demanda”.
A equipe está trabalhando com Nabzdyk e outros cirurgiões para verificar se o novo adesivo pode ajudar a reparar condições como hemorragias e intestinos com vazamentos.
“Nosso objetivo é usar tecnologias bioadesivas para substituir as suturas, que é uma tecnologia de fechamento de feridas de milhares de anos sem muita inovação”, diz Zhao. “Agora achamos que temos uma maneira de fazer a próxima inovação para o fechamento de feridas”.
Esta pesquisa foi financiada, em parte, pela National Science Foundation e pelo Centro Deshpande de Inovação Tecnológica do MIT.
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