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Cada año, se realizan más de 15 millones de colonoscopias en los Estados Unidos, y en al menos el 20% de los casos, los gastroenterólogos eventualmente eliminan los crecimientos precancerosos del colon. La eliminación de estas lesiones tempranas, llamadas pólipos, es la mejor manera de prevenir el desarrollo de cáncer de colon.
Para reducir el riesgo de desgarrar el colon durante este procedimiento, los médicos a menudo inyectan solución salina en el espacio debajo de la lesión, formando un "colchón" que levanta el pólipo para que sea más fácil. para eliminarlo de forma segura. Sin embargo, este cojín no dura mucho.
Los investigadores del MIT han desarrollado una alternativa: una solución que puede inyectarse en forma líquida pero que se convierte en un gel sólido una vez que llega al tejido, creando un cojín más estable y duradero.
"Hace una gran diferencia para el gastroenterólogo que realiza el procedimiento, asegurarse de que haya un área estable que luego pueda resecar con la ayuda de las herramientas endoscópico ", dice Giovanni Traverso, profesor asistente en el departamento de ingeniería mecánica del MIT y gastroenterólogo en el Hospital Brigham and Women's.
Traverso es el autor principal del estudio, que aparece en la edición del 30 de julio de Ciencia avanzada. Los principales autores del estudio son Yan Pang y Jinyao Liu, ex postdocs del MIT. Otros autores incluyen a Zaina Moussa, estudiante del MIT, Joy Collins, asistente técnica, Shane McDonnell, ex técnico, Alison Hayward, veterinaria, División de Medicina Comparada, y Robert Langer, profesor de gastroenterología en el Hospital Brigham and Women's.
Un cojín estable
Aunque muchos pólipos de colon son inofensivos, algunos pueden volverse cancerosos si no se extirpan. Los gastroenterólogos a menudo realizan este procedimiento durante una colonoscopia de rutina, utilizando una herramienta similar a un lazo para sostener el tejido antes de cortarlo.
Este procedimiento puede desgarrar el revestimiento del colon, por lo que los médicos generalmente inyectan solución salina en el área justo debajo de la mucosa, llamada espacio submucoso, para levantar el pólipo de la superficie del colon.
"Le permite separar brevemente las capas de tejido y elevar un poco la superficie, lo que facilita el monitoreo de la lesión", dice Traverso. "El problema es que la solución salina se disipa muy rápidamente; así que no siempre tenemos tiempo para intervenir y es posible que tengamos que volver a inyectar solución salina ".
Las lesiones complejas pueden requerir de 10 a 20 minutos o más, pero el colchón de solución salina dura solo unos minutos. Los investigadores han tratado de extender la vida útil de los cojines agregando espesantes como la gelatina y la celulosa, pero es muy difícil inyectarlos con la aguja estrecha utilizada para el procedimiento.
Para superar este problema, el equipo del MIT decidió crear un gel anticoagulante. Estos materiales son geles semisólidos en condiciones normales, pero cuando se les aplica la fuerza, su viscosidad disminuye y fluyen más fácilmente. Esto significa que el material puede inyectarse fácilmente a través de una aguja estrecha y luego convertirse en un gel sólido una vez que ingresa al tejido del colon.
Los geles adelgazantes pueden estar hechos de muchos tipos de materiales. Con este fin, los investigadores han optado por una combinación de dos materiales biocompatibles que pueden formar geles: laponita, una arcilla en polvo utilizada en cosméticos y otros productos, y el alginato, un polisacárido derivado de las algas.
"Elegimos estos materiales porque son biocompatibles y nos permiten adaptar el comportamiento fluido de los geles resultantes", dice Pang.
Con la ayuda de estos materiales, los investigadores crearon un gel de dilución de cizallamiento que podría inyectarse y formar un colchón estable durante más de una hora en carne de cerdo. Esto le daría a los gastroenterólogos mucho más tiempo para eliminar los pólipos.
"De lo contrario, inyecta la solución salina, luego cambia las herramientas y cuando esté listo, la tela está casi plana nuevamente. Se vuelve realmente difícil resecar las cosas de manera segura ", dice Traverso.
Según Jay Pasricha, profesor de medicina y neurociencia en la Facultad de medicina Johns Hopkins, este enfoque podría ofrecer "una solución elegante" al problema de mantener elevadas las lesiones durante la extracción quirúrgica.
"Es una necesidad creciente e insatisfecha", dice Pasricha, que no participó en la investigación. "En la última década, hemos comenzado a tratar de resecar tumores intestinales más complejos mediante endoscopia en lugar de mediante procedimientos quirúrgicos tradicionales. Sería genial tener un equipo que pueda durar todo el proceso. "
Control de la viscosidad
Al variar la composición de los componentes del gel, los investigadores pueden controlar características como la viscosidad, que afecta la estabilidad del cojín. Si está diseñado para durar más, este tipo de gel inyectable podría ser útil para aplicaciones como el estrechamiento del tracto gastrointestinal, que podría usarse para prevenir el reflujo ácido o para ayudar a perder peso. haciendo que los pacientes se sientan llenos. También podría usarse para administrar medicamentos al tracto intestinal, dice Traverso.
Los investigadores también encontraron que el material no tenía efectos secundarios dañinos en los cerdos y esperaban comenzar a realizar pruebas en pacientes humanos dentro de tres a cinco años.
"Es algo que creemos que podemos llegar a los pacientes con bastante rapidez", dice Traverso. "Estamos realmente emocionados de seguir adelante".
La investigación fue financiada por los Institutos Nacionales de Salud, la Fundación Alexander von Humboldt, la División de Gastroenterología del Hospital Brigham and Women's y el Departamento de Ingeniería Mecánica del MIT.
