Diseñan una cinta de doble cara para reemplazar las suturas

Inspirados en una sustancia que las arañas usan para atrapar a sus presas, ingenieros del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) han diseñado una "cinta de doble cara" que puede sellar rápidamente los tejidos en cuestión de segundos y podría sustituir en un futuro las suturas quirúrgicas, según publican en la revista "Nature".

"Hay más de 230 millones de cirugías importantes en todo el mundo por año, y muchas de ellas requieren suturas para cerrar la herida, lo que en realidad puede causar estrés en los tejidos y puede causar infecciones, dolor y cicatrices. Estamos proponiendo un enfoque fundamentalmente diferente para sellar tejidos", explica Xuanhe Zhao, profesor asociado de ingeniería mecánica y de ingeniería civil y ambiental en el MIT y autor principal del estudio.

En pruebas en ratas y tejidos de cerdo, los investigadores demostraron que su nueva cinta puede unirse firmemente a tejidos como los pulmones y los intestinos en solo cinco segundos. Esperan que esta cinta pueda usarse en lugar de las suturas, que no funcionan bien en todos los tejidos y pueden causar complicaciones en algunos pacientes.

También mostraron que se puede usar para unir dispositivos médicos implantables a los tejidos, incluido el corazón. Además, funciona mucho más rápido que los pegamentos de tejido, que generalmente tardan varios minutos en unirse firmemente y pueden gotear sobre otras partes del cuerpo.

Se considera muy difícil formar un sello hermético entre los tejidos porque el agua en la superficie de los tejidos interfiere con la adhesión. Los pegamentos de tejido existentes difunden moléculas adhesivas a través del agua entre dos superficies de tejido para unirlas, pero este proceso puede llevar varios minutos o incluso más.

El equipo del MIT quería idear algo que funcionara mucho más rápido. El grupo de Zhao había desarrollado previamente otros adhesivos novedosos, incluido un superpegamento de hidrogel que proporciona una adhesión más dura que los materiales pegajosos que se producen en la naturaleza, como los que usan los mejillones y los percebes para adherirse a barcos y rocas.

Para crear una cinta de doble cara que pudiera unir rápidamente dos superficies húmedas, el equipo se inspiró en el mundo natural, específicamente, el material adhesivo que las arañas usan para capturar a sus presas en condiciones húmedas.

Este pegamento de araña incluye polisacáridos cargados que pueden absorber agua de la superficie de un insecto casi instantáneamente, limpiando un pequeño parche seco al que se puede adherir el pegamento.

Para imitar esto, los investigadores diseñaron un material que primero absorbe agua de los tejidos húmedos y luego une rápidamente dos tejidos. Para la absorción de agua, usaron ácido poliacrílico, un material muy absorbente que se usa en pañales. Tan pronto como se aplica la cinta, absorbe agua, permitiendo que el ácido poliacrílico forme rápidamente enlaces de hidrógeno débiles con ambos tejidos.

Estos enlaces de hidrógeno y otras interacciones débiles mantienen temporalmente la cinta y los tejidos en su lugar, mientras que los grupos químicos llamados ésteres del NHS, que los investigadores incorporaron en el ácido poliacrílico, forman enlaces mucho más fuertes, llamados enlaces covalentes, con proteínas en el tejido. Esto lleva unos cinco segundos.

Para hacer que su cinta sea lo suficientemente resistente como para durar dentro del cuerpo, los investigadores incorporaron gelatina o quitosano (un polisacárido duro que se encuentra en los caparazones de los insectos). Estos polímeros permiten que el adhesivo mantenga su forma durante largos períodos de tiempo.

Dependiendo de la aplicación para la que se usa la cinta, los investigadores pueden controlar qué tan rápido se descompone dentro del cuerpo variando los ingredientes que entran. La gelatina tiende a descomponerse en unos pocos días o semanas en el cuerpo humano, mientras que el quitosano puede durar más (un mes o incluso hasta un año).

Este tipo de adhesivo podría tener un gran impacto en la capacidad de los cirujanos para sellar incisiones y curar heridas, dice el estudiante de posgrado Hyunwoo Yuk. Para explorar posibles aplicaciones para la nueva cinta de doble cara, los investigadores la probaron en algunos tipos diferentes de tejido de cerdo, incluida la piel, el intestino delgado, el estómago y el hígado.

También realizaron pruebas en pulmones de cerdo y tráquea, demostrando que podían reparar rápidamente el daño a esos órganos. "Es muy difícil suturar tejidos blandos o frágiles como el pulmón y la tráquea, pero con nuestra cinta adhesiva de doble cara, en cinco segundos podemos sellarlos fácilmente", añade Yuk.

La cinta también funcionó bien para sellar el daño al tracto gastrointestinal, lo que podría ser muy útil para prevenir fugas que a veces ocurren después de la cirugía que pueden causar sepsis y otras complicaciones potencialmente fatales.

Implantar dispositivos médicos dentro del cuerpo es otra aplicación que el equipo del MIT está explorando. Trabajando con el laboratorio de Roche, los investigadores mostraron que la cinta podría usarse para unir firmemente un pequeño parche de poliuretano a los corazones de las ratas vivas, que son aproximadamente del tamaño de una miniatura.

Normalmente, este tipo de procedimiento es extremadamente complicado y requiere la realización de un cirujano experimentado, pero el equipo de investigación pudo simplemente pegar el parche con su cinta presionando durante unos segundos y permaneció en su lugar durante varios días.

Además del parche cardíaco de poliuretano, los investigadores descubrieron que la cinta podía unir con éxito materiales como caucho de silicona, titanio e hidrogeles a los tejidos.

"Esto proporciona una forma más elegante, más directa y más universalmente aplicable de introducir un monitor implantable o un dispositivo de administración de medicamentos, porque podemos adherirnos a muchos sitios diferentes sin causar daños o complicaciones secundarias por la perforación del tejido para fijar los dispositivos", señala Yuk.

Los investigadores ahora están trabajando con médicos para identificar aplicaciones adicionales para este tipo de adhesivo y realizar más pruebas en modelos animales.