Aplicado durante procedimientos endoscópicos, GastroShield podría ayudar a prevenir complicaciones como sangrado y fugas de tejidos gastrointestinales debilitados.
Investigadores del MIT han desarrollado un nuevo gel, que se puede rociar sobre los sitios quirúrgicos mediante un catéter, a través de un endoscopio.
Este gel forma una capa protectora resistente pero flexible que controla y previene el sangrado retardado y refuerza mecánicamente el tejido. Sella las perforaciones que podrían aparecer después de la extirpación del pólipo y permite la cicatrización de la herida.
Más de 20 millones de estadounidenses se someten a exámenes de colonoscopia cada año y, en muchos de esos casos, los médicos terminan extirpando pólipos de 2 cm o más y requieren atención adicional.
Este procedimiento ha reducido en gran medida la incidencia general de cáncer de colon, pero no sin complicaciones, ya que los pacientes pueden experimentar hemorragia gastrointestinal, tanto durante como después, del procedimiento.
Con la esperanza de evitar que ocurran esas complicaciones, investigadores del MIT han desarrollado un nuevo gel, GastroShield, que se puede rociar sobre los sitios quirúrgicos a través de un endoscopio.
Este gel forma una capa protectora resistente pero flexible que sirve como escudo para el área dañada.
El material previene el sangrado retardado y refuerza la integridad mecánica del tejido.
» Esta tecnología adhesiva, sensible al tejido, está diseñada para interactuar con el tejido a través de interacciones iónicas y covalentes complementarias.
Así como interacciones físicas para brindar protección prolongada contra las lesiones durante días para prevenir complicaciones después de la extirpación de pólipos y otras heridas con riesgo de sangrado en el tracto gastrointestinal. ”, dijo Natalie Artzi. Científica investigadora principal en el Instituto de Ingeniería y Ciencias Médicas del MIT, profesora asociada de medicina en la Facultad de Medicina de Harvard y autora principal del artículo.
En un estudio con animales, los investigadores demostraron que la aplicación GastroShield se integra perfectamente con los procedimientos endoscópicos actuales y brinda protección a las heridas durante tres a siete días, lo que ayuda a que el tejido sane después de la cirugía.
Geles adhesivos
Los exámenes de rutina de detección de cáncer de colon a menudo revelan pequeños pólipos precancerosos, que pueden extirparse antes de que se vuelvan cancerosos. Esto generalmente se hace usando un endoscopio.
Si se produce algún sangrado durante la extirpación del pólipo, los médicos pueden cauterizar la herida para sellarla, pero este método crea una cicatriz que puede retrasar la curación y provocar complicaciones adicionales.
Además, en algunos pacientes, el sangrado no ocurre hasta unos días después del procedimiento. Esto puede ser peligroso y requerir que los pacientes regresen al hospital para recibir tratamiento adicional.
Otros pacientes pueden desarrollar pequeños desgarros que hacen que el contenido intestinal se filtre hacia el abdomen, lo que puede provocar una infección grave y requerir atención de emergencia.
Cuando se requiere refuerzo de tejido, los médicos suelen insertar clips metálicos para mantener unido el tejido, pero estos no se pueden usar con pólipos más grandes y no siempre son efectivos.
Los esfuerzos para desarrollar un gel que pudiera sellar las heridas quirúrgicas no han tenido éxito, principalmente porque los materiales no podían adherirse al sitio quirúrgico durante más de 24 horas.
El equipo del MIT probó decenas de combinaciones de materiales que pensaron que podrían tener las propiedades adecuadas para este uso.
Querían encontrar formulaciones que mostraran una viscosidad lo suficientemente baja como para ser administradas y rociadas fácilmente a través de una boquilla al final de un catéter que cabe dentro de endoscopios comerciales.
Al mismo tiempo, al entrar en contacto con el tejido, esta formulación debería formar instantáneamente un gel resistente que se adhiera fuertemente al tejido.
También, querían que el gel fuera lo suficientemente flexible como para soportar las fuerzas generadas por los movimientos peristálticos del tracto digestivo y los alimentos que fluyen.
Los investigadores combinaron dos componentes, que incluye un polímero llamado plurónico, que es un tipo de copolímero en bloque que puede autoensamblarse en esferas llamadas micelas.
Los extremos de estos polímeros contienen múltiples grupos amina, que terminan en la superficie de las micelas.
El segundo componente del gel es el dextrano oxidado, un polisacárido que puede formar enlaces fuertes pero reversibles con los grupos amina de las micelas plurónicas.
Cuando se rocían, estos materiales reaccionan instantáneamente entre sí y con el revestimiento del tracto gastrointestinal, formando un gel sólido en menos de cinco segundos.
Las micelas que componen el gel son «autocurativas» y pueden absorber las fuerzas que encuentran en los movimientos peristálticos y los alimentos que se mueven a lo largo del tracto digestivo, rompiéndose temporalmente y luego volviendo a ensamblarse.
«Para obtener un material que cumpla con los criterios de diseño y pueda administrarse a través de colonoscopios existentes, analizaron bibliotecas de materiales para comprender cómo los diferentes parámetros afectan la gelificación, la adhesión, la retención y la compatibilidad», dice Artzi.
Una capa protectora
El gel también puede resistir el bajo pH y la actividad enzimática en el tracto digestivo. Protege el tejido de ese ambiente hostil mientras se cura a sí mismo, lo que subraya su potencial para su uso en otras heridas gastrointestinales con alto riesgo de sangrado, como las úlceras de estómago, que afectan más de 4 millones de estadounidenses cada año.
En pruebas en animales, los investigadores encontraron que todos los animales tratados con el nuevo gel mostraron un sellado rápido y no hubo perforaciones, fugas ni sangrado en la semana siguiente al tratamiento.
El material duró unos cinco días, después de los cuales se desprendió junto con la capa superior de tejido a medida que cicatrizaban las heridas quirúrgicas.
Los investigadores también realizaron varios estudios de biocompatibilidad y descubrieron que el gel no provocaba ningún efecto adverso.
Una característica clave de esta nueva tecnología es el objetivo de hacerla traslacional.
GastroShield fue diseñado para almacenarse en forma líquida en un kit listo para usar. Además, no requiere ninguna activación, luz o solución desencadenante para formar el gel, con el objetivo de hacer que el uso endoscópico sea fácil y rápido”, dice Muñoz, quien actualmente lidera el esfuerzo traslacional de GastroShield.
Artzi y otros miembros del equipo de investigación han fundado una empresa llamada BioDevek que ahora planea seguir desarrollando el material para su uso en humanos.
Además de su uso potencial en colonoscopias, este gel también podría ser útil para tratar úlceras estomacales y afecciones inflamatorias como la enfermedad de Crohn, o para administrar medicamentos contra el cáncer, afirmó Artzi.
La investigación fue financiada, en parte, por la Fundación Nacional de Ciencias.
