Crean pegamento para tejidos que repele la sangre y podría sellar heridas rápidamente

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Un nuevo adhesivo que imita la sustancia pegajosa que usan los percebes para adherirse a las rocas puede ofrecer una mejor manera de tratar las lesiones traumáticas.

Inspirándose en la sustancia pegajosa que usan los percebes para adherirse a las rocas, ingenieros del MIT han diseñado un pegamento fuerte y biocompatible que puede sellar tejidos lesionados y detener el sangrado.

La nueva pasta puede adherirse a las superficies incluso cuando están cubiertas de sangre y puede formar un sello hermético en aproximadamente 15 segundos después de la aplicación.

Dicho pegamento podría ofrecer una forma mucho más eficaz de tratar lesiones traumáticas y ayudar a controlar el sangrado durante la cirugía, dicen los investigadores.

“Estamos resolviendo un problema de adhesión en un entorno desafiante, que es este entorno dinámico y húmedo de tejidos humanos.

Al mismo tiempo, estamos tratando de traducir este conocimiento fundamental en productos reales que pueden salvar vidas ”, dice Xuanhe Zhao, profesor de ingeniería mecánica e ingeniería civil y ambiental en el MIT y uno de los autores principales del estudio.

Encontrar formas de detener el sangrado es un problema de larga data que no se ha resuelto adecuadamente, dice Zhao.

Las suturas se usan comúnmente para sellar heridas, pero colocar puntos de sutura en su lugar es un proceso que requiere mucho tiempo y que, por lo general, no es posible para los primeros en responder durante una situación de emergencia.

Entre los miembros de las fuerzas armadas, la pérdida de sangre es la principal causa de muerte después de una lesión traumática, y entre la población en general, es la segunda causa principal de muerte después de una lesión traumática.

En los últimos años, algunos materiales que pueden detener el sangrado, también llamados agentes hemostáticos, se han vuelto disponibles comercialmente.

Muchos de estos consisten en parches que contienen factores de coagulación, que ayudan a que la sangre se coagule por sí sola.

Sin embargo, estos requieren varios minutos para formar un sello y no siempre funcionan en heridas que sangran profusamente.

El laboratorio de Zhao ha estado trabajando para abordar este problema durante varios años.

En 2019, su equipo desarrolló una cinta de tejido de doble cara y demostró que podría usarse para cerrar incisiones quirúrgicas.

Esta cinta, inspirada en el material pegajoso que usan las arañas para capturar a sus presas en condiciones de humedad, incluye polisacáridos cargados que pueden absorber agua de una superficie casi instantáneamente, limpiando un pequeño parche seco al que se puede adherir el pegamento.

Para su nuevo pegamento para tejidos, los investigadores se inspiraron una vez más en el mundo natural.

En esta ocasión, centraron su atención en el percebe, un pequeño crustáceo que se adhiere a las rocas, los cascos de los barcos e incluso a otros animales como las ballenas.

Estas superficies están mojadas y, a menudo, sucias, condiciones que dificultan la adhesión.

“Esto nos llamó la atención”, dice Yuk.

“Es muy interesante porque para sellar tejidos sangrantes, hay que luchar no solo con la humedad, sino también con la contaminación de esta sangre que sale.

Descubrimos que esta criatura que vive en un ambiente marino está haciendo exactamente lo mismo que nosotros para lidiar con problemas de hemorragia complicados “.

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El análisis de los investigadores del pegamento de percebe reveló que tiene una composición única.

Las moléculas de proteína pegajosas que ayudan a los percebes a adherirse a las superficies están suspendidas en un aceite que repele el agua y cualquier contaminante que se encuentre en la superficie, lo que permite que las proteínas adhesivas se adhieran firmemente a la superficie.

El equipo del MIT decidió intentar imitar este pegamento adaptando un adhesivo que habían desarrollado previamente.

Este material pegajoso consiste en un polímero llamado poli (ácido acrílico) incrustado con un compuesto orgánico llamado éster NHS, que proporciona adhesión, y quitosano, un azúcar que fortalece el material.

Los investigadores congelaron láminas de este material, lo molieron en micropartículas y luego suspendieron esas partículas en aceite de silicona de grado médico.

Cuando la pasta resultante se aplica a una superficie húmeda, como un tejido cubierto de sangre, el aceite repele la sangre y otras sustancias que puedan estar presentes, lo que permite que las micropartículas adhesivas se reticulen y formen un sello hermético sobre la herida.

Dentro de los 15 a 30 segundos después de aplicar el pegamento, con una presión suave aplicada, el pegamento se endurece y se detiene el sangrado, mostraron los investigadores en pruebas en ratas.

Una ventaja de este nuevo material sobre la cinta de doble cara que los investigadores diseñaron en 2019 es que la pasta se puede moldear para adaptarse a heridas irregulares, mientras que la cinta podría ser más adecuada para sellar incisiones quirúrgicas o unir dispositivos médicos a los tejidos, dicen los investigadores.

“La pasta moldeable puede fluir hacia adentro y adaptarse a cualquier forma irregular y sellarla”, dice Wu.

“Esto da libertad a los usuarios para adaptarlo a heridas sangrantes de forma irregular de todo tipo“.

En pruebas en cerdos, Nabzdyk y sus colegas de la Clínica Mayo descubrieron que el pegamento podía detener rápidamente el sangrado en el hígado y funcionaba mucho más rápido y con mayor eficacia que los agentes hemostáticos disponibles comercialmente con los que lo compararon.

Incluso funcionó cuando se administraron anticoagulantes fuertes (heparina) a los cerdos para que la sangre no formara coágulos de forma espontánea.

Sus estudios demostraron que el sello permanece intacto durante varias semanas, lo que le da tiempo al tejido de debajo para curarse por sí mismo, y que el pegamento induce poca inflamación, similar a la que producen los agentes hemostáticos utilizados actualmente.

El pegamento se reabsorbe lentamente dentro del cuerpo durante meses, y también se puede quitar antes aplicando una solución que lo disuelva, si los cirujanos necesitan entrar después de la aplicación inicial para reparar la herida.

Los investigadores ahora planean probar el pegamento en heridas más grandes, y esperan que demuestre que el pegamento sería útil para tratar lesiones traumáticas.

También prevén que podría ser útil durante los procedimientos quirúrgicos, que a menudo requieren que los cirujanos dediquen una gran cantidad de tiempo a controlar el sangrado.

“Somos técnicamente capaces de llevar a cabo muchas cirugías complicadas, pero no hemos avanzado tan rápido en la capacidad de controlar rápidamente el sangrado especialmente severo“, dice Nabzdyk.

Otra posible aplicación sería ayudar a detener el sangrado que se produce en pacientes a los que se les insertan tubos de plástico en los vasos sanguíneos, como los que se utilizan para catéteres arteriales o venosos centrales o para la oxigenación por membrana extracorpórea (ECMO).

Durante la ECMO, se utiliza una máquina para bombear la sangre del paciente fuera del cuerpo para oxigenarla.

Se utiliza para tratar a personas con insuficiencia cardíaca o pulmonar profunda.

Los tubos a menudo permanecen insertados durante semanas o meses, y el sangrado en los sitios de inserción puede provocar una infección.

Fuente: Nature Biomedical Engineering