Os enxeñeiros do MIT deseñaron un pegamento potente e biocompatible que pode selar o tecido ferido e deter o sangramento, inspirado na substancia pegajosa que usan os percebes para pegarse ás rochas. Crédito: fotos de stock
Un novo adhesivo que imita a substancia pegajosa que usan os percebes para pegarse ás rochas pode proporcionar unha mellor forma de tratar o trauma.
Inspirados na substancia pegajosa que usan os percebes para pegarse ás rochas, os enxeñeiros do MIT deseñaron un poderoso pegamento biocompatible que pode selar o tecido ferido e deter o sangramento.
Aínda que a superficie estea cuberta de sangue, esta nova pasta pode adherirse á superficie e pode formar un selado axustado nuns 15 segundos despois da aplicación. Os investigadores din que esta cola pode proporcionar unha forma máis eficaz de tratar o trauma e axudar a controlar o sangrado durante a cirurxía.
“Estamos resolvendo o problema da adhesión nun ambiente desafiante, é dicir, o ambiente húmido e dinámico dos tecidos humanos. Ao mesmo tempo, estamos tentando transformar estes coñecementos básicos en produtos reais que poidan salvar vidas", dixo Zhao Xuanhe, profesor de enxeñería e enxeñería civil e ambiental e un dos autores principais do estudo, a MIT Machinery.
Christoph Nabzdyk é anestesiólogo cardíaco e médico de coidados intensivos da Clínica Mayo de Rochester, Minnesota, e o autor principal do artigo, que foi publicado en Nature Biomedical Engineering o 9 de agosto de 2021. O científico investigador do MIT Hyunwoo Yuk e o compañeiro posdoutoral Jingjing Wu son os principais autores do estudo.
Grupo de investigación: Hyunwoo Yuk, Jingjing Wu, Xuanhe Zhao (de esquerda a dereita), tendo nas súas mans cuncha de percebe e ungüento hemostático de goma de percebe. Crédito: proporcionado polo investigador
Atopar un xeito de deter o sangrado é un problema de longa data, pero aínda non se resolveu por completo, dixo Zhao. As suturas adoitan usarse para pechar feridas, pero as suturas son un proceso lento que normalmente non poden facer os primeiros respondedores en caso de emerxencia. Entre os soldados, a perda de sangue é a principal causa de morte despois do trauma, mentres que na poboación xeral, a perda de sangue é a segunda causa de morte despois do trauma.
Nos últimos anos están no mercado algúns materiais que poden deter o sangrado, tamén chamados axentes hemostáticos. Moitos destes consisten en parches que conteñen factores de coagulación que axudan a coagular o sangue por si só. Non obstante, estes tardan varios minutos en formar un selo e non sempre funcionan nas feridas que sangran moito.
O laboratorio de Zhao comprométese a resolver este problema durante moitos anos. En 2019, o seu equipo desenvolveu unha cinta de tecido de dobre cara e demostrou que se pode usar para pechar incisións cirúrxicas. Esta cinta está inspirada no material pegajoso que usan as arañas para capturar presas en condicións húmidas. Contén polisacáridos cargados que poden absorber auga da superficie case de inmediato, eliminando pequenas manchas secas ás que se pode pegar a cola.
Para o seu novo pegamento de tecidos, os investigadores inspiráronse unha vez máis na natureza. Nesta ocasión, centraron a súa atención nos percebes, que son pequenos crustáceos unidos a outros animais como rochas, cascos de barcos e mesmo baleas. Estas superficies están húmidas e xeralmente moi sucias; estas condicións dificultan a adhesión.
"Isto chamou a nosa atención", dixo Yuk. "Isto é moi interesante, porque para selar o tecido sangrante, hai que facer fronte non só á humidade, senón tamén á contaminación do sangue que sae. Descubrimos que esta criatura que vive no medio mariño está facendo exactamente o mesmo que nós temos que facer para tratar con ela. Problemas hemorrágicos complexos".
A análise dos investigadores da goma de percebe mostra que ten unha composición única. As moléculas de proteínas pegajosas que axudan ao percebe a adherirse á superficie están suspendidas nunha especie de aceite, que pode repeler a auga e calquera contaminante que se atope na superficie, de xeito que a proteína pegajosa quede firmemente unida á superficie.
O equipo do MIT decidiu tentar imitar esta cola axustando o adhesivo que desenvolveran previamente. Este material viscoso consiste nun polímero chamado poli(ácido acrílico) no que se incrusta un composto orgánico chamado éster NHS para proporcionar adhesión, mentres que o quitosano é un azucre que reforza o material. Os investigadores conxelan escamas deste material, trituran en partículas e despois suspenden estas partículas en aceite de silicona de grao médico.
Cando a pasta resultante se aplica a unha superficie húmida (como un tecido cuberto de sangue), o aceite repelerá o sangue e outras substancias que poidan estar presentes, facendo que as partículas viscosas se entreticen e formen un selo axustado na ferida. As probas dos investigadores en ratos demostraron que entre 15 e 30 segundos despois de aplicar a cola, aplicando suavemente presión, a cola solidificouse e deixou de sangrar.
Os investigadores dixeron que, en comparación coa cinta de dobre cara deseñada polos investigadores en 2019, unha vantaxe deste novo material é que a pasta pódese moldear para adaptarse a feridas irregulares e a cinta pode ser máis adecuada para cirurxía de selado. Fai unha incisión ou conectar un dispositivo médico ao tecido. "A pasta moldeable pode fluír e adaptarse a calquera forma e selado irregulares", dixo Wu. "Isto permite aos usuarios adaptarse libremente a varias feridas sangrantes de forma irregular".
Nas probas realizadas en porcos, Nabzdyk e os seus colegas da Clínica Mayo descubriron que este pegamento pode deixar de sangrar rapidamente e que funciona máis rápido e eficazmente que o axente hemostático dispoñible comercialmente que compararon. Incluso pode funcionar cando se lles dá aos porcos un poderoso anticoagulante (heparina) para que o sangue non forme coágulos espontáneamente.
As súas investigacións mostran que o selo permanece intacto durante varias semanas, o que dá tempo ao tecido para cicatrizar por si só, e a cola causa pouca inflamación, similar á causada polos axentes hemostáticos que se usan actualmente. A cola absorberase lentamente no corpo dentro duns meses. Se o cirurxián necesita reparar a ferida despois da aplicación inicial, tamén se pode eliminar con antelación mediante unha solución que a disolve.
Os investigadores agora planean probar o pegamento en feridas máis grandes e esperan que isto demostre que o pegamento pode usarse para tratar traumas. Tamén imaxinaron que podería ser útil durante a cirurxía, que normalmente require que o cirurxián pase moito tempo controlando o sangrado.
"Somos tecnicamente capaces de realizar moitas cirurxías complexas, pero a nosa capacidade de controlar rapidamente o sangrado particularmente grave non mellorou realmente", dixo Nabzdyk.
Outra posible aplicación é axudar a deter o sangrado. Estes pacientes teñen introducidos tubos de plástico nos seus vasos sanguíneos, como os que se usan para catéteres arteriais ou venosos centrais ou para osixenación de membrana extracorpórea (ECMO). Durante a ECMO, utilízase unha máquina para bombear o sangue do paciente fóra do corpo para osixenalo. Utilízase para tratar persoas con insuficiencia cardíaca ou pulmonar grave. O tubo normalmente insírese durante varias semanas ou meses, e o sangrado no lugar de inserción pode causar infección.
Referencia: "Paste inspirado na goma de percebe para un selado hemostático rápido e independente da coagulación" Autores: Hyunwoo Yuk, Jingjing Wu, Tiffany L. Sarrafian, Xinyu Mao, Claudia E. Varela, Ellen T. Roche, Leigh G. Griffiths, Christoph S Nabzdyk e Xuanhe Zhao, 9 de agosto de 2021, Nature Biomedical Engineering.DOI: 10.1038/s41551-021-00769-y
Os investigadores recibiron financiamento do Centro Deshpande do MIT para axudarlles a comercializar o pegamento, que esperan conseguir despois de estudos preclínicos adicionais sobre modelos animais. A investigación tamén recibiu financiamento dos Institutos Nacionais de Saúde, a National Science Foundation e a Oficina de Investigación do Exército a través do Soldier Nanotechnology Institute do Massachusetts Institute of Technology e da Zoll Foundation.
Por favor, comercialízao canto antes. A miña muller selou a miña ferida con cola. Pica coma o inferno. Pois quizais son un bebé, como ela dicía cada vez que solicitaba.
SciTechDaily: o mellor fogar de noticias científicas e tecnolóxicas desde 1998. Mantente ao día das últimas novidades tecnolóxicas por correo electrónico ou redes sociais.
O estudo de 6,2 millóns de pacientes por investigadores de Kaiser Permanente e CDC continuará durante 2 anos. Investigadores das Institucións Médicas Federal e Caesars están revisando os rexistros de saúde...
Hora de publicación: 09-09-2021