Inspirados en ellos, los ingenieros del MIT han diseñado un pegamento fuerte y biocompatible que puede sellar los tejidos lesionados y detener el sangrado.
La pasta puede adherirse a las superficies incluso cuando están cubiertas de sangre, y formar un sello hermético en aproximadamente 15 segundos después de la aplicación. Los investigadores señalan que este pegamento podría ofrecer una forma mucho más efectiva de tratar lesiones traumáticas y ayudar a controlar el sangrado durante la cirugía.
“Estamos resolviendo un problema de adhesión en un entorno desafiante, que es el entorno dinámico y húmedo de los tejidos humanos. Al mismo tiempo, estamos tratando de convertir este conocimiento fundamental en productos concretos que puedan 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.
Christoph Nabzdyk, anestesiólogo cardíaco y médico de cuidados intensivos de la Clínica Mayo en Rochester, Minnesota, es autor principal del artículo, que se publicó en Nature Biomedical Engineering, conjuntamente con el científico investigador del MIT Hyunwoo Yuk y el postdoctorado Jingjing Wu son los autores principales del estudio.
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.
En los últimos años, algunos materiales que pueden detener el sangrado, llamados agentes hemostáticos, están 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, 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 se podría usar para cerrar incisiones quirúrgicas.
Esta cinta, fue inspirada en el material pegajoso que usan las arañas para capturar a sus presas en condiciones de humedad. La misma incluye polisacáridos cargados que pueden absorber agua de una superficie casi en forma instantánea.
Para su nuevo pegamento de 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 rocas, cascos de barcos e incluso a otros animales como las ballenas, sobre superficies que están húmedas y sucias, condiciones que dificultan la adhesión.
“Esto nos llamó la atención”, dice Yuk. “Es muy interesante porque para sellar los tejidos sangrantes, hay que luchar no solo contra la humedad, sino también contra la contaminación de la sangre que sale.
Descubrimos que esta criatura que vive en un ambiente marino, está haciendo exactamente lo mismo que nosotros cuando lidiamos con problemas de hemorragia complicados”.
El análisis del pegamento de percebe reveló que tiene una composición única. Las moléculas de proteína pegajosas que los ayudan 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 ya habían desarrollado. Este material pegajoso consiste en un polímero llamado poli (ácido acrílico) incrustado con un compuesto orgánico llamado éster NHS (que proporciona adherencia) , 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.
En los casos que la pasta resultante se aplique a una superficie húmeda, como un tejido cubierto de sangre, el aceite repele la sangre y otras sustancias que puedan estar presentes. Esto permite que las micropartículas adhesivas se reticulen y formen un sello hermético sobre la herida.
Los investigadores han demostrado que dentro de los 15 a 30 segundos de aplicado el pegamento, con una presión suave, el pegamento se endurece y se detiene el sangrado
Una ventaja de este nuevo material con respecto a la cinta de doble cara que diseñaron los investigadores en 2019, es que la pasta se puede moldear para adaptarse a heridas irregulares, mientras que la cinta puede ser más adecuada para sellar incisiones quirúrgicas o unir dispositivos médicos a los tejidos.
¨La pasta moldeable puede fluir hacia adentro y adaptarse a cualquier forma irregular y sellarla, esto da libertad a los usuarios para adaptarla a heridas sangrantes de forma irregular de todo tipo».dice Wu.¨
Nabzdyk y sus colegas de la Clínica Mayo ( realizando pruebas con cerdos) encontraron 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 administraron a los cerdos anticoagulantes fuertes (heparina) para que la sangre no se 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, e induce poca inflamación, similar a la que producen los agentes hemostáticos que se usan actualmente.
El pegamento se reabsorbe lentamente dentro del cuerpo durante meses, también se puede quitar antes de este proceso, aplicando una solución que lo disuelva,en los casos que los cirujanos necesiten reparar la herida después de la aplicación inicial.
Los investigadores prueban el pegamento en heridas más grandes, y esperan que sea ventajoso durante los procedimientos quirúrgicos, que a menudo, requieren que los cirujanos dediquen una gran cantidad de tiempo a controlar el sangrado.
Los investigadores han recibido financiación del MIT Deshpande Center para ayudarles a trabajar en la comercialización de su pegamento, también fue financiada por los Institutos Nacionales de Salud, la Fundación Nacional de Ciencias, la Oficina de Investigación del Ejército de EE. UU. a través del Instituto de Nanotecnologías de Soldados del MIT y la Fundación Zoll.
