Los ingenieros del MIT diseñaron un pegamento potente y biocompatible que puede sellar el tejido lesionado y detener el sangrado, inspirado en la sustancia pegajosa que usan los percebes para adherirse a las rocas. Crédito: fotos de archivo
Un nuevo adhesivo que imita la sustancia pegajosa que utilizan los percebes para adherirse a las rocas puede proporcionar una mejor manera de tratar el trauma.
Inspirándose en la sustancia pegajosa que usan los percebes para adherirse a las rocas, los ingenieros del MIT diseñaron un poderoso pegamento biocompatible que puede sellar el tejido lesionado y detener el sangrado.
Incluso si la superficie está cubierta de sangre, esta nueva pasta puede adherirse a la superficie y puede formar un sello hermético en aproximadamente 15 segundos después de la aplicación. Los investigadores dicen que este pegamento puede proporcionar una forma más eficaz de tratar el trauma y ayudar a controlar el sangrado durante la cirugía.
“Estamos resolviendo el problema de la adhesión en un ambiente desafiante, es decir, el ambiente húmedo y dinámico de los tejidos humanos. Al mismo tiempo, estamos tratando de transformar estos conocimientos básicos en productos reales que puedan salvar vidas ”, dijo Zhao Xuanhe, profesor de ingeniería e ingeniería civil y ambiental del MIT Machinery, y uno de los autores principales del estudio.
Christoph Nabzdyk es anestesiólogo cardíaco y médico de cuidados intensivos en la Clínica Mayo en Rochester, Minnesota, y el autor principal del artículo, que fue publicado en Nature Biomedical Engineering el 9 de agosto de 2021. El científico investigador del MIT Hyunwoo Yuk y el becario postdoctoral Jingjing Wu son los principales autores del estudio.
Grupo de investigación: Hyunwoo Yuk, Jingjing Wu, Xuanhe Zhao (de izquierda a derecha), con ungüento hemostático de concha de percebe y goma de mascar de percebe en las manos. Crédito: proporcionado por el investigador
Encontrar una forma de detener el sangrado es un problema de larga data, pero aún no se ha resuelto por completo, dijo Zhao. Las suturas generalmente se usan para cerrar heridas, pero las suturas son un proceso que requiere mucho tiempo y que los primeros en responder generalmente no pueden hacer en una emergencia. Entre los soldados, la pérdida de sangre es la principal causa de muerte después de un trauma, mientras que en la población general, la pérdida de sangre es la segunda causa de muerte después del trauma.
En los últimos años, se han comercializado algunos materiales que pueden detener el sangrado, también llamados agentes hemostáticos. 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 toman varios minutos para formar un sello y no siempre funcionan en heridas que sangran mucho.
El laboratorio de Zhao se ha comprometido a resolver este problema durante muchos años. En 2019, su equipo desarrolló una cinta de tejido de doble cara y demostró que se puede utilizar para cerrar incisiones quirúrgicas. Esta cinta está inspirada en el material pegajoso que utilizan las arañas para atrapar a sus presas en condiciones de humedad. Contiene polisacáridos cargados que pueden absorber el agua de la superficie casi de inmediato, eliminando las pequeñas manchas secas a las que se puede adherir el pegamento.
Para su nuevo pegamento para tejidos, los investigadores se inspiraron una vez más en la naturaleza. En esta ocasión, centraron su atención en los percebes, que son pequeños crustáceos adheridos a otros animales como rocas, cascos de barcos e incluso ballenas. Estas superficies están húmedas y, por lo general, muy sucias; estas condiciones dificultan la adhesión.
“Esto nos llamó la atención”, dijo Yuk. “Esto es muy interesante, porque para sellar el tejido sangrante, hay que lidiar no solo con la humedad, sino también con la contaminación de la sangre que fluye. Descubrimos que esta criatura que vive en el medio marino está haciendo exactamente lo mismo que nosotros para lidiar con ella. Problemas de sangrado complejos ".
El análisis de los investigadores de la goma de percebe muestra que tiene una composición única. Las moléculas de proteína pegajosa que ayudan al percebe a adherirse a la superficie están suspendidas en una especie de aceite, que puede repeler el agua y cualquier contaminante que se encuentre en la superficie, de modo que la proteína pegajosa se adhiera firmemente a la superficie.
El equipo del MIT decidió intentar imitar este pegamento ajustando el adhesivo que habían desarrollado previamente. Este material viscoso consiste en un polímero llamado poli (ácido acrílico) en el que se incrusta un compuesto orgánico llamado éster NHS para proporcionar adhesión, mientras que el quitosano es un azúcar que refuerza el material. Los investigadores congelan las escamas de este material, las muelen en partículas y luego las suspenden 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 repelerá la sangre y otras sustancias que puedan estar presentes, haciendo que las partículas viscosas se reticulen y formen un sello hermético en la herida. Las pruebas de los investigadores en ratones mostraron que entre 15 y 30 segundos después de aplicar el pegamento, aplicando presión suavemente, el pegamento se solidificó y dejó de sangrar.
Los investigadores dijeron que en comparación con la cinta de doble cara diseñada por los investigadores en 2019, una ventaja de este nuevo material es que la pasta se puede moldear para adaptarse a heridas irregulares, y la cinta puede ser más adecuada para sellar la cirugía Haga una incisión o adhiera un dispositivo médico al tejido. “La pasta moldeable puede fluir y adaptarse a cualquier forma y sello irregular”, dijo Wu. "Esto permite a los usuarios adaptarse libremente a varias heridas sangrantes de forma irregular".
En pruebas realizadas en cerdos, Nabzdyk y sus colegas de la Clínica Mayo descubrieron que este pegamento puede detener el sangrado rápidamente y que funciona más rápido y más eficazmente que el agente hemostático disponible comercialmente que compararon. Incluso puede funcionar cuando se administra a los cerdos un potente anticoagulante (heparina) para que la sangre no forme coágulos de forma espontánea.
Su investigación muestra que el sello permanece intacto durante varias semanas, lo que deja tiempo para que el tejido se cure por sí solo, y el pegamento causa poca inflamación, similar a la inflamación causada por los agentes hemostáticos que se usan actualmente. El pegamento se absorberá lentamente en el cuerpo en unos pocos meses. Si el cirujano necesita reparar la herida después de la aplicación inicial, también se puede quitar con anticipación usando una solución que la disuelva.
Los investigadores ahora planean probar el pegamento en heridas más grandes y esperan que esto demuestre que el pegamento se puede usar para tratar traumatismos. También imaginaron que podría ser útil durante la cirugía, que generalmente requiere que el cirujano dedique mucho tiempo a controlar el sangrado.
“Somos técnicamente capaces de realizar muchas cirugías complejas, pero nuestra capacidad para controlar rápidamente el sangrado particularmente severo no ha mejorado realmente”, dijo Nabzdyk.
Otra posible aplicación es ayudar a detener el sangrado. A estos pacientes se les insertan tubos de plástico en sus 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 grave. El tubo generalmente se inserta durante varias semanas o meses y el sangrado en el sitio de inserción puede causar una infección.
Referencia: “Pasta inspirada en la goma de percebe para un sellado hemostático rápido e independiente de la coagulación” Autores: Hyunwoo Yuk, Jingjing Wu, Tiffany L. Sarrafian, Xinyu Mao, Claudia E. Varela, Ellen T. Roche, Leigh G. Griffiths, Christoph S . Nabzdyk y Xuanhe Zhao, 9 de agosto de 2021, Nature Biomedical Engineering DOI: 10.1038 / s41551-021-00769-y
Los investigadores han recibido financiación del MIT Deshpande Center para ayudarles a comercializar el pegamento, lo que esperan conseguir después de estudios preclínicos adicionales en modelos animales. La investigación también recibió fondos de los Institutos Nacionales de Salud, la Fundación Nacional de Ciencias y la Oficina de Investigación del Ejército a través del Instituto de Nanotecnología del Soldado en el Instituto de Tecnología de Massachusetts y la Fundación Zoll.
Por favor, comercialícelo lo antes posible. Mi esposa selló mi herida con pegamento. Pica como el infierno. Bueno, tal vez soy un bebé, como decía cada vez que solicitaba.
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Hora de publicación: Sep-09-2021