Cualquiera que haya tratado de ponerse una curita cuando su piel esté húmeda sabe que puede ser frustrante. La piel mojada no es el único desafío para los adhesivos médicos: el cuerpo humano está lleno de sangre, suero yotros fluidos que complican la reparación de numerosas lesiones internas. Muchos de los productos adhesivos utilizados hoy en día son tóxicos para las células, inflexibles cuando se secan y no se unen fuertemente al tejido biológico. Un equipo de investigadores del Instituto Wyss de Ingeniería Biológicamente Inspirada yla Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas John A. Paulson SEAS de la Universidad de Harvard ha creado un "adhesivo resistente" súper fuerte que es biocompatible y se une a los tejidos con una fuerza comparable al cartílago resistente del propio cuerpo, incluso cuando sonhúmedo ". La característica clave de nuestro material es la combinación de una fuerza adhesiva muy fuerte y la capacidad de transferir y disipar el estrés, que históricamente no se han integrado en un solo adhesivo", dice el autor correspondienteDave Mooney, Ph.D., quien es miembro fundador de la Facultad del Instituto Wyss y profesor de Bioingeniería de la Familia Robert P. Pinkas en SEAS.La investigación se informa en la edición de esta semana de ciencia .
Cuando el primer autor Jianyu Li, Ph.D. ex becario postdoctoral en el Instituto Wyss y ahora profesor asistente en la Universidad McGill comenzó a pensar en cómo mejorar los adhesivos médicos, encontró una solución en un lugar poco probable: una babosa.El Arion oscuro Arion subfuscus, común en Europa y partes de los Estados Unidos, secreta un tipo especial de moco cuando se amenaza que lo pega en su lugar, lo que dificulta que un depredador lo saque de su superficie. Este pegamento se determinó previamenteestar compuesto por una matriz resistente salpicada de proteínas cargadas positivamente, lo que inspiró a Li y sus colegas a crear un hidrogel de doble capa que consiste en una matriz de alginato-poliacrilamida que soporta una capa adhesiva que tiene polímeros cargados positivamente que sobresalen de su superficie.
Los polímeros se unen a los tejidos biológicos a través de tres mecanismos: atracción electrostática a las superficies celulares cargadas negativamente, enlaces covalentes entre átomos vecinos e interpenetración física, lo que hace que el adhesivo sea extremadamente fuerte. Pero la capa de matriz es igualmente importante, dice Li: "La mayoría de los diseños de materiales anteriores se han centrado solo en la interfaz entre el tejido y el adhesivo. Nuestro adhesivo puede disipar energía a través de su capa de matriz, lo que le permite deformarse mucho más antes de que se rompa ". El diseño del equipo para la capa de matriz incluye calcioiones que se unen al hidrogel de alginato a través de enlaces iónicos. Cuando se aplica tensión al adhesivo, esos enlaces iónicos de "sacrificio" se rompen primero, permitiendo que la matriz absorba una gran cantidad de energía antes de que su estructura se vea comprometida.más de tres veces la energía necesaria para interrumpir la unión del adhesivo resistente en comparación con otros adhesivos de grado médico y, cuando se rompió, qué faiEl plomo fue el hidrogel en sí mismo, no la unión entre el adhesivo y el tejido, lo que demuestra un nivel sin precedentes de alta resistencia simultánea a la adhesión y tenacidad de la matriz.
Los investigadores probaron su adhesivo en una variedad de tejidos de cerdo secos y húmedos, incluyendo piel, cartílago, corazón, arteria e hígado, y descubrieron que se unía a todos con una resistencia significativamente mayor que otros adhesivos médicos.también mantuvo su estabilidad y unión cuando se implantó en ratas durante dos semanas, o cuando se usó para sellar un agujero en un corazón de cerdo que se infló y desinfló mecánicamente y luego se sometió a decenas de miles de ciclos de estiramiento. Además, no causó daños en el tejidoo adherencias a los tejidos circundantes cuando se aplica a una hemorragia hepática en ratones, efectos secundarios que se observaron tanto con superpegamento como con un adhesivo comercial a base de trombina.
Este material de alto rendimiento tiene numerosas aplicaciones potenciales en el campo de la medicina, ya sea como un parche que se puede cortar a los tamaños deseados y aplicado a las superficies de los tejidos o como una solución inyectable para lesiones más profundas. También se puede utilizar para unir médicosdispositivos a sus estructuras objetivo, como un actuador para apoyar la función cardíaca. "Esta familia de adhesivos resistentes tiene una amplia gama de aplicaciones", dice el coautor Adam Celiz, Ph.D., quien ahora es profesor en el Departamento de Bioingeniería, Imperial College London. "Podemos hacer estos adhesivos con materiales biodegradables, para que se descompongan una vez que hayan cumplido su propósito. Incluso podríamos combinar esta tecnología con robótica suave para hacer robots pegajosos, o con productos farmacéuticos para hacer un nuevo vehículo paraentrega de medicamentos "
"La naturaleza con frecuencia ya ha encontrado soluciones elegantes a problemas comunes; es cuestión de saber dónde buscar y reconocer una buena idea cuando la ve", dice el Director Fundador de Wyss, Donald Ingber, quien también es el Profesor de Biología Vascular Judah Folkmanen la Facultad de Medicina de Harvard y el Programa de Biología Vascular en el Hospital de Niños de Boston, así como profesor de Bioingeniería en la Facultad de Ingeniería y Ciencias Aplicadas de Harvard. "Estamos entusiasmados de ver cómo esta tecnología, inspirada por una humilde babosa, podría convertirse en unnueva tecnología para reparación quirúrgica y cicatrización de heridas "
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto Wyss de Ingeniería Biológicamente Inspirada en Harvard . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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