HEMATOLOGÍA Y HEMOTERAPIA

Desarrollan un pegamento de tejidos inspirado en los percebes y lapas, capaz de repeler la sangre y sellar rápidamente las heridas

Europa Press · 10 agosto 2021

Inspirándose en la sustancia pegajosa que los percebes utilizan para adherirse a las rocas, los ingenieros del Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT), en Estados Unidos, han diseñado un pegamento fuerte y biocompatible que puede sellar los tejidos lesionados y detener las hemorragias en las heridas en segundos.

La nueva pasta puede adherirse a las superficies incluso cuando están cubiertas de sangre, y puede formar un sello hermético en unos 15 segundos de aplicación. Según los investigadores, este tipo de pegamento podría ofrecer una forma mucho más eficaz de tratar las lesiones traumáticas y ayudar a controlar las hemorragias durante la cirugía.

"Estamos resolviendo un problema de adhesión en un entorno difícil, que es este entorno húmedo y dinámico de los tejidos humanos. Al mismo tiempo, intentamos traducir estos conocimientos fundamentales en productos reales que puedan salvar vidas", explica Xuanhe Zhao, profesor de ingeniería mecánica e ingeniería civil y medioambiental del MIT y uno de los autores principales del estudio.

Christoph Nabzdyk, anestesista cardíaco y médico de cuidados intensivos de la Clínica Mayo es otro de los autores principales del trabajo, que se publica en Nature Biomedical Engineering, junto con investigador del MIT Hyunwoo Yuk y Jingjing Wu.

Encontrar formas de detener las hemorragias es un problema de larga data que no se ha resuelto adecuadamente, recuerda Zhao. Las suturas se utilizan habitualmente para sellar las heridas, pero poner puntos es un proceso que lleva mucho tiempo y que normalmente no pueden realizar los primeros intervinientes durante una situación de emergencia. Entre los miembros del ejército, la pérdida de sangre es la principal causa de muerte tras una lesión traumática, y entre la población general, es la segunda causa de muerte tras una lesión traumática.

En los últimos años, se han comercializado algunos materiales que pueden detener las hemorragias, también llamados agentes hemostáticos. Muchos de ellos consisten en parches que contienen factores de coagulación, que ayudan a que la sangre se coagule por sí sola. Sin embargo, requieren varios minutos para formar un sello y no siempre funcionan en heridas que sangran profusamente.

El laboratorio de Zhao lleva varios años trabajando para solucionar este problema. En 2019, su equipo desarrolló una cinta tisular de doble cara y demostró que podía utilizarse para cerrar incisiones quirúrgicas. Esta cinta, inspirada en el material pegajoso que las arañas utilizan para capturar a sus presas en condiciones de humedad, incluye polisacáridos cargados que pueden absorber el agua de una superficie casi instantáneamente, despejando un pequeño parche seco al que el pegamento puede adherirse.

Para su nuevo pegamento tisular, los investigadores volvieron a inspirarse en el mundo natural. Esta vez centraron su atención en el percebe, un pequeño crustáceo que se adhiere a las rocas, a los cascos de los barcos e incluso a otros animales como las ballenas. Estas superficies están húmedas y a menudo sucias, condiciones que dificultan la adhesión.

"Esto nos llamó la atención --recuerda Yuk--. Es muy interesante porque para sellar tejidos sangrantes hay que luchar no sólo con la humedad sino también con la contaminación de esta sangre que sale. Descubrimos que esta criatura que vive en un entorno marino hace exactamente lo mismo que nosotros para lidiar con complicadas hemorragias".

El análisis de los investigadores de la cola de los percebes reveló que tiene una composición única. Las moléculas de proteínas pegajosas que ayudan a los percebes a adherirse a las superficies están suspendidas en un aceite que repele el agua y cualquier contaminante que se encuentre en la superficie, lo que permite que las proteínas adhesivas se adhieran firmemente a la superficie.

El equipo del MIT decidió intentar imitar este pegamento adaptando un adhesivo que habían desarrollado previamente. Este material pegajoso está formado por un polímero al que se le ha incorporado un compuesto orgánico llamado éster NHS, que proporciona adherencia, y quitosano, un azúcar que refuerza el material. Congelaron láminas de este material, lo molieron en micropartículas y luego suspendieron esas partículas en aceite de silicona de grado médico.

Cuando la pasta resultante se aplica a una superficie húmeda, como un tejido cubierto de sangre, el aceite repele la sangre y otras sustancias que puedan estar presentes, lo que permite que las micropartículas adhesivas se entrecrucen y formen un sello hermético sobre la herida. Los investigadores demostraron que, en pruebas con ratas, entre 15 y 30 segundos después de aplicar el pegamento y con una ligera presión, éste se fija y se detiene la hemorragia.

Una de las ventajas de este nuevo material respecto a la cinta adhesiva de doble cara que los investigadores diseñaron en 2019 es que la pasta puede moldearse para adaptarse a heridas irregulares, mientras que la cinta adhesiva podría ser más adecuada para sellar incisiones quirúrgicas o fijar dispositivos médicos a los tejidos, dicen los investigadores. "La pasta moldeable puede fluir y adaptarse a cualquier forma irregular y sellarla --resalta Wu--. Esto da libertad a los usuarios para adaptarla a heridas sangrantes de forma irregular de todo tipo".

En pruebas realizadas en cerdos, Nabzdyk y sus colegas de la Clínica Mayo descubrieron que el pegamento era capaz de detener rápidamente las hemorragias en el hígado, y que funcionaba mucho más rápido y eficazmente que los agentes hemostáticos disponibles en el mercado con los que lo compararon. Incluso funcionó cuando se administraron anticoagulantes potentes (heparina) a los cerdos para que la sangre no formara coágulos espontáneamente.

Sus estudios demostraron que el sello permanece intacto durante varias semanas, lo que da tiempo a que el tejido se cure por sí mismo, y que el pegamento induce poca inflamación, similar a la producida por los agentes hemostáticos utilizados actualmente.

El pegamento se reabsorbe lentamente en el organismo a lo largo de meses, y también puede eliminarse antes aplicando una solución que lo disuelva, en caso de que los cirujanos tengan que intervenir después de la aplicación inicial para reparar la herida.

Los investigadores planean ahora probar el pegamento en heridas más grandes, lo que esperan que demuestre que el pegamento sería útil para tratar lesiones traumáticas. También prevén que podría ser útil durante las intervenciones quirúrgicas, que a menudo requieren que los cirujanos pasen mucho tiempo controlando las hemorragias.

"Somos técnicamente capaces de llevar a cabo muchas cirugías complicadas, pero no hemos avanzado tanto en la capacidad de controlar con rapidez las hemorragias especialmente graves", reconoce Nabzdyk.

Otra posible aplicación sería ayudar a detener las hemorragias que se producen en los pacientes que tienen tubos de plástico insertados en sus vasos sanguíneos, como los utilizados para los catéteres arteriales o venosos centrales o para la oxigenación por membrana extracorpórea (ECMO), en la que se utiliza una máquina para bombear la sangre del paciente fuera del cuerpo para oxigenarla, para tratar a personas con insuficiencia cardíaca o pulmonar profunda. Los tubos suelen permanecer insertados durante semanas o meses, y las hemorragias en los lugares de inserción pueden provocar infecciones.

Referencia: Nat Biomed Eng (2021). https://doi.org/10.1038/s41551-021-00769-y