Los ingenieros del MIT ahora han desarrollado un tipo de cinta adhesiva quirúrgica: un parche adhesivo fuerte, flexible y biocompatible que se puede aplicar fácil y rápidamente a tejidos y órganos biológicos para ayudar a sellar desgarros y heridas.
Al igual que la cinta adhesiva, el parche nuevo es pegajoso por un lado y suave por el otro. En su formulación actual, el adhesivo está destinado a sellar defectos en el tracto gastrointestinal, que los ingenieros describen como el conducto biológico del propio cuerpo.
En numerosos experimentos, el equipo ha demostrado que el parche puede adherirse rápidamente a grandes desgarros y pinchazos en el colon, el estómago y los intestinos de varios modelos animales. El adhesivo se adhiere fuertemente a los tejidos en varios segundos y se mantiene durante más de un mes. También es flexible, capaz de expandirse y contraerse con un órgano en funcionamiento mientras sana. Una vez que una lesión se cura por completo, el parche se degrada gradualmente sin causar inflamación ni adherirse a los tejidos circundantes.
El equipo prevé que el parche adhesivo quirúrgico algún día podría almacenarse en los quirófanos y usarse como una alternativa o refuerzo rápido y seguro a las suturas cosidas a mano para reparar fugas y desgarros en el intestino y otros tejidos biológicos.
“Creemos que esta cinta quirúrgica es una buena base tecnológica para convertirla en un producto listo para usar”, dice Hyunwoo Yuk, científico investigador del Departamento de Ingeniería Mecánica del MIT. “Los cirujanos podrían usarlo como usan cinta adhesiva en el mundo no quirúrgico. No necesita ninguna preparación ni paso previo. Solo sácalo, ábrelo y úsalo”.
Yuk, el codirector y coautor correspondiente del estudio, y sus colegas publicaron sus resultados hoy en la revista Science Translational Medicine. Otros coautores incluyen al postdoctorado del MIT y autor principal Jingjing Wu; el supervisor del proyecto y coautor correspondiente Xuanhe Zhao, profesor de ingeniería mecánica y de ingeniería civil y ambiental en el MIT; y colaboradores de la Clínica Mayo y la Universidad de Ciencia y Tecnología del Sur.
Un instinto visceral
La nueva cinta adhesiva quirúrgica se basa en el diseño del equipo de 2019 para una cinta de doble cara. Esa primera iteración comprendía una sola capa que era pegajosa en ambos lados y estaba diseñada para unir dos superficies húmedas.
El adhesivo estaba hecho de ácido poliacrílico, un material absorbente que se encuentra en los pañales, que comienza seco y absorbe la humedad cuando entra en contacto con una superficie o un pañuelo húmedo, adhiriéndose temporalmente al tejido en el proceso. Los investigadores mezclaron en el material ésteres NHS, compuestos químicos que pueden unirse a proteínas en el tejido para formar enlaces más fuertes. Finalmente, reforzaron el adhesivo con gelatina o quitosano, ingredientes naturales que mantuvieron la forma de la cinta.
Los investigadores encontraron que la cinta de doble cara unía fuertemente diferentes tejidos. Pero al consultar con los cirujanos, se dieron cuenta de que una versión de un solo lado podría tener un impacto más práctico.
“En situaciones prácticas, no es común tener que unir dos tejidos; los órganos deben estar separados entre sí”, dice Wu. “Una sugerencia fue usar este elemento pegajoso para reparar fugas y defectos en el intestino”.
Misma cinta, nuevos trucos
Los investigadores primero ajustaron su receta adhesiva, reemplazando la gelatina y el quitosano con un hidrogel de mayor duración, en este caso, alcohol polivinílico. Este intercambio mantuvo el adhesivo físicamente estable durante más de un mes, el tiempo suficiente para curar una lesión intestinal típica. También agregaron una segunda capa superior no pegajosa para evitar que el parche se adhiera al tejido circundante. Esta capa se fabricó con un poliuretano biodegradable que tiene aproximadamente el mismo estiramiento y rigidez que el tejido intestinal natural.
“No queremos que el parche sea más débil que el tejido porque, de lo contrario, correría el riesgo de reventar”, dice Yuk. «Tampoco queremos que sea más rígido porque restringiría el movimiento peristáltico en las vísceras que es esencial para la digestión».
En las pruebas iniciales, el parche se adhirió a los tejidos, pero también se hinchó, tal como lo haría un pañal a base de hidrogel completamente mojado. Esta hinchazón estiró la cinta y el desgarro subyacente que pretendía sellar.
Luego, el equipo llevó a cabo experimentos para probar las propiedades y el rendimiento del parche. Cuando el parche se colocó en un cultivo con células epiteliales humanas, las células continuaron creciendo, lo que demuestra que el parche es biocompatible. Cuando se implantó bajo la piel de ratas, el parche se biodegradó después de aproximadamente 12 semanas, sin efectos tóxicos.
Finalmente, el equipo aplicó el parche sobre defectos de colon en cerdos y observó que los animales continuaban alimentándose normalmente, sin fiebre, letargo u otros efectos adversos para la salud. Después de cuatro semanas, los defectos se curaron por completo, sin signos de fugas secundarias.
Referencia:
- https://news.mit.edu/2022/surgical-tape-bioadhesive-sutures-0202