Ingenieros desarrollan ‘cinta adhesiva’ quirúrgica como alternativa a las suturas
Crédito: Pixabay/CC0 Public Domain
Un elemento básico en la mesa de trabajo de cualquier ingeniero, la cinta adhesiva es una solución rápida y confiable para grietas y desgarros en muchos materiales estructurales. Los ingenieros del MIT ahora han desarrollado un tipo de cinta adhesiva para conductos quirúrgicos, un parche adhesivo fuerte, flexible y biocompatible que se puede aplicar fácil y rápidamente a tejidos y órganos biológicos para ayudar a sellar desgarros y heridas.
Al igual que la cinta adhesiva, el parche nuevo es pegajoso por un lado y suave por el otro. En su formulación actual, el adhesivo está destinado a sellar defectos en el tracto gastrointestinal, que los ingenieros describen como el sistema de conductos biológicos del propio cuerpo.
En numerosos experimentos, el equipo ha demostrado que el parche se puede pegar rápidamente grandes desgarros y pinchazos en el colon, el estómago y los intestinos de varios modelos animales. El adhesivo se adhiere fuertemente a los tejidos en varios segundos y se mantiene durante más de un mes. También es flexible, capaz de expandirse y contraerse con un órgano en funcionamiento mientras sana. Una vez que una lesión se cura por completo, el parche se degrada gradualmente sin causar inflamación ni adherirse a los tejidos circundantes.
El equipo prevé que el parche quirúrgico adhesivo algún día podría almacenarse en los quirófanos y usarse como una alternativa rápida y segura. o refuerzo de suturas cosidas a mano para reparar fugas y desgarros en el intestino y otros tejidos biológicos.
«Creemos que esta cinta quirúrgica es una buena tecnología de base para convertirla en una producto», dice Hyunwoo Yuk, científico investigador del Departamento de Ingeniería Mecánica del MIT. «Los cirujanos podrían usarlo como usan la cinta adhesiva en el mundo no quirúrgico. No necesita ninguna preparación o paso previo. Simplemente sáquelo, ábralo y úselo».
Yuk, el coautor del estudio. El autor principal y coautor correspondiente, y sus colegas, han publicado sus resultados en la revista Science Translational Medicine. Otros coautores incluyen al postdoctorado del MIT y autor principal Jingjing Wu; el supervisor del proyecto y coautor para la correspondencia Xuanhe Zhao, profesor de ingeniería mecánica y de ingeniería civil y ambiental en el MIT; y colaboradores de Mayo Clinic y Southern University of Science and Technology.
Un instinto visceral
La nueva cinta adhesiva quirúrgica se basa en el diseño del equipo de 2019 para una cinta de doble cara. Esa iteración inicial constaba de una sola capa que era pegajosa en ambos lados y diseñada para unir dos superficies húmedas.
El adhesivo estaba hecho de ácido poliacrílico, un material absorbente que se encuentra en los pañales, que comienza seco y absorbe humedad cuando entra en contacto con una superficie o tejido húmedo, adhiriéndose temporalmente al tejido en el proceso. Los investigadores mezclaron en el material ésteres NHS, compuestos químicos que pueden unirse a las proteínas en el tejido para formar enlaces más fuertes. Finalmente, reforzaron el adhesivo con gelatina o quitosano, ingredientes naturales que mantuvieron la forma de la cinta.
Los investigadores encontraron que la cinta de doble cara unía fuertemente diferentes tejidos entre sí. Pero al consultar con los cirujanos, se dieron cuenta de que una versión de un solo lado podría tener un impacto más práctico.
«En situaciones prácticas, no es común tener que unir dos tejidos, los órganos deben estar separados de cada uno otro», dice Wu. «Una sugerencia fue usar este elemento adhesivo para reparar fugas y defectos en el intestino».
Los cirujanos normalmente reparan fugas y desgarros en el tracto gastrointestinal con suturas quirúrgicas. Pero coser los puntos requiere precisión y entrenamiento, y después de la cirugía, las suturas pueden provocar cicatrices alrededor de la lesión. El tejido entre los puntos también podría desgarrarse, causando fugas secundarias que podrían provocar sepsis.
«Pensamos que tal vez podríamos convertir nuestro elemento adhesivo en un producto para reparar fugas intestinales, similar a sellar tuberías con cinta adhesiva para conductos «, dice Wu. «Eso nos empujó hacia algo más parecido a una cinta de un solo lado».
Misma cinta, nuevos trucos
Los investigadores primero ajustaron su receta adhesiva, reemplazando la gelatina y el quitosano con una más duradera. hidrogelina en este caso, alcohol polivinílico. Este intercambio mantuvo el adhesivo físicamente estable durante más de un mes, el tiempo suficiente para curar una lesión intestinal típica. También agregaron una segunda capa superior no pegajosa para evitar que el parche se adhiera al tejido circundante. Esta capa se fabricó con un poliuretano biodegradable que tiene aproximadamente el mismo estiramiento y rigidez que el tejido intestinal natural.
«No queremos que el parche sea más débil que el tejido porque, de lo contrario, correría el riesgo de reventar», Yuk dice. «Tampoco queremos que sea más rígido porque restringiría el movimiento peristáltico en los intestinos que es esencial para la digestión».
En las pruebas iniciales, el parche se adhirió a los tejidos, pero también se hinchó. tal como lo haría un pañal a base de hidrogel completamente mojado. Esta hinchazón estiró la cinta y el desgarro subyacente que se pretendía sellar.
«Era un problema casi imposible porque el hidrogel se hincha naturalmente», dice Yuk. «Pero hicimos un truco simple: estiramos un poco la capa adhesiva, luego introducimos la capa no adhesiva, de modo que cuando se aplica a un tejido, el estiramiento previo cancela la hinchazón».
Luego, el equipo llevó a cabo experimentos para probar las propiedades y el rendimiento del parche. Cuando el parche se colocó en un cultivo con células epiteliales humanas, las células continuaron creciendo, lo que demuestra que el parche es biocompatible. Cuando se implantó debajo de la piel de ratas, el parche se biodegradó después de unas 12 semanas, sin efectos tóxicos.
Los investigadores también aplicaron el parche en defectos en el colon y el estómago de los animales y descubrieron que mantenía una fuerte la unión a medida que las heridas se curaron por completo. También produjo una cicatrización e inflamación mínimas en comparación con las reparaciones realizadas con suturas convencionales.
Finalmente, el equipo aplicó el parche sobre defectos de colon en cerdos y observó que los animales seguían alimentándose normalmente, sin fiebre, letargo u otros efectos adversos para la salud. Después de cuatro semanas, los defectos sanaron por completo, sin signos de fugas secundarias.
Tomados en conjunto, los experimentos sugieren que el parche quirúrgico podría reparar lesiones gastrointestinales de manera segura y podría aplicarse con la misma facilidad que los conductos comerciales. cinta. Yuk y Zhao están desarrollando aún más el adhesivo a través de una nueva empresa y esperan obtener la aprobación de la FDA para probar el parche en entornos médicos.
«Estamos estudiando un problema mecánico fundamental, la adhesión, en un entorno extremadamente desafiante, dentro del cuerpo Hay millones de cirugías en todo el mundo al año para reparar defectos gastrointestinales, y la tasa de fuga es de hasta el 20 por ciento en pacientes de alto riesgo «, dice Zhao. «Esta cinta podría resolver ese problema y potencialmente salvar miles de vidas».
Explore más
La cinta de doble cara para tejidos podría reemplazar las suturas quirúrgicas Más información: Un parche bioadhesivo listo para usar para la reparación sin suturas de defectos gastrointestinales, Science Translational Medicine (2022) . DOI: 10.1126/scitranslmed.abh2857 Información de la revista: Science Translational Medicine
Proporcionado por el Instituto Tecnológico de Massachusetts Cita: Ingenieros desarrollan «cinta adhesiva» quirúrgica como alternativa a sutures (2022, 2 de febrero) recuperado el 29 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2022-02-surgical-duct-tape-alternative-sutures.html Este documento está sujeto a derechos de autor. Aparte de cualquier trato justo con fines de estudio o investigación privados, ninguna parte puede reproducirse sin el permiso por escrito. El contenido se proporciona únicamente con fines informativos.