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El año pasado, los ingenieros del MIT desarrollaron un adhesivo de doble cara que podía adherirse rápida y firmemente a superficies húmedas como tejidos biológicos. Demostraron que la cinta podría usarse para sellar desgarros y desgarros en los pulmones e intestinos en segundos, o para fijar implantes y otros dispositivos médicos a las superficies de órganos como el corazón.
Ahora, han desarrollado su adhesivo aún más para que pueda desprenderse del tejido subyacente sin causar daño. Al aplicar una solución líquida, la nueva versión se puede pelar como un gel resbaladizo en caso de que sea necesario ajustarlo durante la cirugía, por ejemplo, o quitarlo después de que el tejido haya cicatrizado.
"Es como un vendaje indoloro para los órganos internos", dice Xuanhe Zhao, profesor de ingeniería mecánica e ingeniería civil y ambiental en el MIT. "Se coloca el adhesivo y, si por alguna razón desea quitarlo, puede hacerlo a pedido, sin dolor".
El nuevo diseño del equipo se detalla en un artículo publicado hoy en la procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias. Los coautores de Zhao son los autores principales Xiaoyu Chen y Hyunwoo Yuk con Jingjing Wu del MIT y Christoph Nabzdyk de Mayo Clinic Rochester.
Enlaces irrompibles
Al examinar los diseños de su adhesivo original, los investigadores se dieron cuenta rápidamente de que era extremadamente difícil que la cinta se adhiriera a las superficies húmedas porque la fina capa de agua lubrica y evita que ocurran la mayoría de los daños. adhesivos para echar raíces.
Para evitar el deslizamiento natural de una tela, el equipo diseñó su adhesivo original a partir de polímeros biocompatibles, incluido el ácido poliacrílico, un material altamente absorbente que se usa comúnmente en pañales y productos farmacéuticos, que absorben agua y luego forman rápidamente enlaces de hidrógeno débiles con la superficie del tejido. Para fortalecer estos enlaces, los investigadores integraron el material con ésteres de NHS, grupos químicos que forman enlaces más fuertes y duraderos con proteínas en la superficie de un tejido.
Si bien estos enlaces químicos le dieron a la cinta un agarre ultra fuerte, también fueron difíciles de romper, y el equipo descubrió que quitar la cinta de la tela era una tarea desordenada y potencialmente dañina.
“Quitar la banda podría potencialmente crear más respuesta inflamatoria en los tejidos y prolongar la curación”, explica Yuk. "Este es un problema práctico real".
Cinta adhesiva para cirujanos
Para hacer que el adhesivo sea removible, el equipo primero ajustó el adhesivo. Al material original, agregaron una nueva molécula de unión de disulfuro, que se puede colocar entre enlaces covalentes con las proteínas de la superficie de un tejido. El equipo eligió sintetizar esta molécula en particular porque sus enlaces, aunque fuertes, pueden romperse fácilmente si se exponen a un agente reductor en particular.
Luego, los investigadores examinaron la literatura para identificar un agente reductor adecuado que fuera biocompatible y capaz de romper las uniones necesarias dentro del adhesivo. Descubrieron que el glutatión, un antioxidante presente de forma natural en la mayoría de las células, podía romper enlaces covalentes de larga duración como el disulfuro, mientras que el bicarbonato de sodio, también conocido como bicarbonato de sodio, podía desactivar los enlaces de hidrógeno más cortos del adhesivo.
El equipo mezcló las concentraciones de glutatión y bicarbonato de sodio en solución salina y roció la solución sobre muestras de adhesivo que colocaron en varias muestras de órganos y cuerpos. tejidos, incluidos el corazón, los pulmones y los intestinos de los cerdos. En todas sus pruebas, independientemente de cuánto tiempo se aplicó el adhesivo a la tela, los investigadores encontraron que una vez que rociaron la solución de activación sobre la cinta, pudieron despegar la cinta del tejido en unos cinco minutos, sin dañar el tejido.
Retire el apósito de tejido del hidrogel después de aplicar la solución de activación durante 5 minutos. El adhesivo se puede despegar fácilmente sin dañar el hidrogel subyacente. Cortesía de los investigadores.
"Este es aproximadamente el tiempo que tarda la solución en difundirse a través de la cinta hacia la superficie donde la cinta se encuentra con la tela", dice Chen. "En este punto, la solución convierte ese adhesivo extremadamente pegajoso en una capa de gel simple y resbaladiza que se puede quitar fácilmente".
Los investigadores también hicieron una versión del adhesivo que grabaron con pequeños canales a través de los cuales la solución también se puede difundir. Este diseño debería ser especialmente útil si la cinta se utilizó para asegurar implantes y otros dispositivos médicos. En este caso, rociar la solución sobre la superficie de la tira no sería una opción. En cambio, un cirujano podría aplicar la solución a los bordes de la cinta, donde podría difundirse a través de los canales del adhesivo.
"Esperamos que algún día los quirófanos puedan tener dispensadores de estos adhesivos, junto con viales de solución de activación", explica Yuk. "Los cirujanos pueden usarlo como cinta adhesiva, aplicarlo, despegarlo y volver a aplicarlo a pedido".
El equipo está trabajando con Nabzdyk y otros cirujanos para ver si el nuevo adhesivo puede ayudar a reparar afecciones como sangrado y goteras intestinales.
"Nuestro objetivo es utilizar tecnologías bioadhesivas para reemplazar las suturas, que son una tecnología de cierre de heridas de miles de años sin mucha innovación", dice Zhao. "Ahora creemos que tenemos una manera de hacer la próxima innovación en el cierre de heridas".
Esta investigación fue financiada en parte por la National Science Foundation y el Deshpande Center for Technology Innovation del MIT.
