Los investigadores pusieron a prueba esta herramienta sellando lesiones vasculares, y previniendo adherencias quirúrgicas en superficies del cuerpo.
Los hidrogeles, materiales biomiméticos en alza, han demostrado su valía en una amplia gama de aplicaciones médicas y de ingeniería. Estos polímeros hinchados con agua pueden adaptarse para imitar las características de diversos tejidos, ofreciendo una plataforma versátil para la ingeniería de tejidos y dispositivos médicos.
Sin embargo, la unión rápida y fuerte entre diferentes capas de hidrogel sigue siendo un desafío importante. Esto podría cambiar gracias a un nuevo desarrollo del Instituto Wyss de Ingeniería de Inspiración Biológica de la Universidad de Harvard y la Escuela John A. Paulson de Ingeniería y Ciencias Aplicadas (SEAS) de Harvard.
Los investigadores aplicaron su nuevo método a varios problemas médicos, como la refrigeración protectora local de tejidos, el sellado de lesiones vasculares y la prevención de adherencias quirúrgicas no deseadas de superficies internas del cuerpo que no deberían unirse.
"Las películas de quitosano, con su capacidad para ensamblar, ajustar y proteger eficazmente hidrogeles en el cuerpo y fuera de él, abren numerosas oportunidades nuevas de crear dispositivos para la medicina regenerativa y la atención quirúrgica", dijo el autor principal, David Mooney, Ph.D.
El método desarrollado por el equipo de investigación ofrece una solución elegante y eficaz para unir hidrogeles de manera rápida y segura, superando las limitaciones de los métodos tradicionales.
El quitosano es un polímero azucarado que se fabrica fácilmente a partir de la quitina de los moluscos y que ya se utiliza en numerosas aplicaciones comerciales.
Por ejemplo, actualmente se utiliza para tratar semillas y como biopesticida en la agricultura, para evitar el deterioro en la elaboración del vino, en revestimientos de pintura autorreparadora y en el tratamiento de heridas médicas.
El equipo descubrió que las películas de quitosano lograban una unión rápida y fuerte de los hidrogeles mediante interacciones químicas y físicas distintas de las que intervienen en los métodos tradicionales de unión de hidrogeles.
Al aprovechar las propiedades únicas del quitosano, estas películas permiten la unión entre hidrogeles mediante interacciones físicas y químicas, abriendo nuevas oportunidades para la fabricación de dispositivos médicos avanzados y la ingeniería de tejidos.
En los últimos años, el equipo de Mooney en el Instituto Wyss y SEAS ha desarrollado "adhesivos resistentes", un conjunto de métodos de medicina regenerativa que utilizan hidrogeles elásticos para facilitar la cicatrización de heridas y la regeneración tisular al adherirse fuertemente a las superficies tisulares húmedas y adaptarse a las propiedades mecánicas de los tejidos.
"Los métodos existentes para unir instantáneamente hidrogeles o elastómeros tenían desventajas llamativas porque dependían de pegamentos tóxicos, de la funcionalización química de sus superficies o de otros procedimientos complejos", afirmó el coautor.
En lugar de depender de la formación de nuevos enlaces químicos mediante el intercambio de electrones entre átomos individuales, como ocurre en los enlaces covalentes que se inducen con pequeños cambios en el pH, el quitosano, compuesto por hebras de azúcar, absorbe rápidamente el agua entre las capas de hidrogel y se entrelaza con los soportes poliméricos, creando múltiples enlaces a través de interacciones electrostáticas y de hidrógeno.
Estas interacciones resultan en fuerzas adhesivas entre los hidrogeles que superan considerablemente las logradas por los métodos tradicionales de unión.
Primeras aplicaciones
Los investigadores demostraron que los adhesivos Tough Adhesives, modificados con películas de quitosano, podían envolver fácilmente formas cilíndricas, como un dedo lesionado, para funcionar como vendajes autoadhesivos mejorados.
Además, debido al alto contenido de agua en los hidrogeles unidos con quitosano, su aplicación permitió el enfriamiento local de la piel subyacente, sugiriendo un posible uso en tratamientos alternativos para quemaduras.
En otro frente, los investigadores aplicaron sin dificultades hidrogeles modificados con películas de quitosano en tejidos intestinales, tendinosos y nerviosos periféricos, sin adherirse a los tejidos circundantes.
Además, colocaron una delgada película de quitosano sobre un gel resistente ya colocado en una aorta de cerdo lesionada ex vivo, fortaleciendo el vendaje expuesto a las fuerzas mecánicas cíclicas de la sangre.
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