Els enginyers del MIT van dissenyar una cola potent i biocompatible que pot segellar el teixit lesionat i aturar l'hemorràgia, inspirada en la substància enganxosa que utilitzen els percebes per enganxar-se a les roques. Crèdit: fotos d'estoc
Un nou adhesiu que imita la substància enganxosa que fan servir els percebes per enganxar-se a les roques pot proporcionar una millor manera de tractar el trauma.
Inspirats per la substància enganxosa que utilitzen els percebes per enganxar-se a les roques, els enginyers del MIT van dissenyar una potent cola biocompatible que pot segellar el teixit lesionat i aturar l'hemorràgia.
Fins i tot si la superfície està coberta de sang, aquesta nova pasta es pot adherir a la superfície i pot formar un segell hermètic en uns 15 segons després de l'aplicació. Els investigadors diuen que aquesta cola pot proporcionar una manera més eficaç de tractar el trauma i ajudar a controlar l'hemorràgia durant la cirurgia.
"Estem resolent el problema de l'adhesió en un entorn difícil, és a dir, l'entorn humit i dinàmic dels teixits humans. Al mateix temps, estem intentant transformar aquests coneixements bàsics en productes reals que poden salvar vides", va dir MIT Machinery Zhao Xuanhe, professor d'enginyeria i enginyeria civil i ambiental i un dels autors principals de l'estudi.
Christoph Nabzdyk és un anestesiòleg cardíac i metge de cures intensives a la Clínica Mayo de Rochester, Minnesota, i l'autor principal de l'article, que es va publicar a Nature Biomedical Engineering el 9 d'agost de 2021. El científic investigador del MIT Hyunwoo Yuk i el company postdoctoral Jingjing Wu són els principals autors de l'estudi.
Grup de recerca: Hyunwoo Yuk, Jingjing Wu, Xuanhe Zhao (d'esquerra a dreta), amb una closca de percebe i un ungüent hemostàtic de goma de perceb a les mans. Crèdit: Proporcionat per l'investigador
Trobar una manera d'aturar l'hemorràgia és un problema de llarga data, però encara no s'ha resolt del tot, va dir Zhao. Les sutures s'utilitzen generalment per tancar les ferides, però les sutures són un procés que requereix molt de temps que els primers responsables no solen fer en cas d'emergència. Entre els soldats, la pèrdua de sang és la principal causa de mort després del trauma, mentre que a la població general, la pèrdua de sang és la segona causa de mort després del trauma.
En els darrers anys s'han posat al mercat alguns materials que poden aturar l'hemorràgia, també anomenats agents hemostàtics. Molts d'aquests consisteixen en pegats que contenen factors de coagulació que ajuden a coagular la sang per si sola. Tanmateix, aquests triguen uns quants minuts a formar un segell i no sempre funcionen en les ferides que sagnan molt.
El laboratori de Zhao s'ha compromès a resoldre aquest problema durant molts anys. El 2019, el seu equip va desenvolupar una cinta de teixit de doble cara i va demostrar que es pot utilitzar per tancar incisions quirúrgiques. Aquesta cinta està inspirada en el material enganxós que utilitzen les aranyes per atrapar preses en condicions humides. Conté polisacàrids carregats que poden absorbir aigua de la superfície gairebé immediatament, eliminant petites taques seques a les quals es pot enganxar la cola.
Per a la seva nova cola de teixit, els investigadors van tornar a inspirar-se en la natura. Aquesta vegada, van centrar la seva atenció en els percebes, que són petits crustacis units a altres animals com roques, cascos de vaixells i fins i tot balenes. Aquestes superfícies estan humides i solen estar molt brutes; aquestes condicions dificulten l'adhesió.
"Això ens va cridar l'atenció", va dir Yuk. "Això és molt interessant, perquè per segellar el teixit hemorràgic, s'ha de fer front no només a la humitat, sinó també a la contaminació de la sang que surt. Hem trobat que aquesta criatura que viu al medi marí està fent exactament el mateix que hem de fer nosaltres per fer-hi front. Problemes de sagnat complexos".
L'anàlisi dels investigadors de la goma de percebe mostra que té una composició única. Les molècules de proteïna enganxosa que ajuden el perceb a fixar-se a la superfície estan suspeses en una mena d'oli, que pot repel·lir l'aigua i qualsevol contaminant que es trobi a la superfície, de manera que la proteïna enganxosa quedi fermament adherida a la superfície.
L'equip del MIT va decidir intentar imitar aquesta cola ajustant l'adhesiu que havien desenvolupat anteriorment. Aquest material viscós consta d'un polímer anomenat poli(àcid acrílic) en el qual s'incrusta un compost orgànic anomenat èster NHS per proporcionar adhesió, mentre que el quitosà és un sucre que reforça el material. Els investigadors congelen flocs d'aquest material, els triten en partícules i després suspenen aquestes partícules en oli de silicona de grau mèdic.
Quan la pasta resultant s'aplica a una superfície humida (com ara un teixit cobert de sang), l'oli repel·lirà la sang i altres substàncies que puguin estar presents, fent que les partícules viscoses es reticulin i formin un segell hermètic a la ferida. Les proves dels investigadors amb ratolins van demostrar que entre 15 i 30 segons després d'aplicar la cola, aplicant suaument pressió, la cola es va solidificar i va deixar de sagnar.
Els investigadors van dir que, en comparació amb la cinta de doble cara dissenyada pels investigadors el 2019, un dels avantatges d'aquest nou material és que la pasta es pot modelar per adaptar-se a ferides irregulars, i la cinta pot ser més adequada per a cirurgia de segellat. Feu una incisió o connecteu un dispositiu mèdic al teixit. "La pasta modelable pot fluir i adaptar-se a qualsevol forma i segell irregular", va dir Wu. "Això permet als usuaris adaptar-se lliurement a diverses ferides hemorràgiques de forma irregular".
En proves realitzades en porcs, Nabzdyk i els seus col·legues de la Clínica Mayo van trobar que aquesta cola pot aturar el sagnat ràpidament i que funciona més ràpid i eficaçment que l'agent hemostàtic disponible comercialment que van comparar. Fins i tot pot funcionar quan es dóna als porcs un potent diluent de sang (heparina) perquè la sang no formi coàguls espontàniament.
La seva investigació demostra que el segell roman intacte durant diverses setmanes, donant temps al teixit per curar-se sol, i la cola provoca poca inflamació, similar a la inflamació causada pels agents hemostàtics que s'utilitzen actualment. La cola s'absorbirà lentament al cos en pocs mesos. Si el cirurgià necessita reparar la ferida després de l'aplicació inicial, també es pot eliminar amb antelació utilitzant una solució que la dissolgui.
Els investigadors ara tenen previst provar la cola en ferides més grans i esperen que això demostri que la cola es pot utilitzar per tractar el trauma. També van imaginar que podria ser útil durant la cirurgia, que normalment requereix que el cirurgià passi molt de temps controlant l'hemorràgia.
"Tècnicament som capaços de realitzar moltes cirurgies complexes, però la nostra capacitat de controlar ràpidament un sagnat especialment greu no ha millorat realment", va dir Nabzdyk.
Una altra aplicació possible és ajudar a aturar l'hemorràgia. Aquests pacients tenen tubs de plàstic inserits als vasos sanguinis, com els que s'utilitzen per a catèters arterials o venosos centrals o per oxigenació de membrana extracorpòria (ECMO). Durant l'ECMO, s'utilitza una màquina per bombejar la sang del pacient fora del cos per oxigenar-la. S'utilitza per tractar persones amb insuficiència cardíaca o pulmonar greu. El tub normalment s'insereix durant diverses setmanes o mesos, i el sagnat al lloc d'inserció pot causar infecció.
Referència: "Pasta inspirada en la goma de perceb per a un segellat hemostàtic ràpid i independent de la coagulació" Autors: Hyunwoo Yuk, Jingjing Wu, Tiffany L. Sarrafian, Xinyu Mao, Claudia E. Varela, Ellen T. Roche, Leigh G. Griffiths, Christoph S Nabzdyk i Xuanhe Zhao, 9 d'agost de 2021, Nature Biomedical Engineering.DOI: 10.1038/s41551-021-00769-y
Els investigadors han rebut finançament del MIT Deshpande Center per ajudar-los a comercialitzar la cola, que esperen aconseguir després d'estudis preclínics addicionals sobre models animals. La investigació també va rebre finançament dels Instituts Nacionals de Salut, la National Science Foundation i l'Oficina d'Investigació de l'Exèrcit a través del Soldier Nanotechnology Institute de l'Institut Tecnològic de Massachusetts i la Fundació Zoll.
Si us plau, comercialitzeu-lo el més aviat possible. La meva dona em va segellar la ferida amb cola. Pica com l'infern. Bé, potser sóc un nadó, com deia cada vegada que va sol·licitar.
SciTechDaily: la millor llar de notícies de ciència i tecnologia des de 1998. Estigueu al dia de les últimes notícies tecnològiques per correu electrònic o xarxes socials.
L'estudi de 6,2 milions de pacients per investigadors de Kaiser Permanente i CDC continuarà durant 2 anys. Investigadors de les institucions mèdiques federals i de Caesars estan revisant els registres de salut...
Hora de publicació: 09-09-2021