Investigadores del MIT han diseñado un pegamento biocompatible y eficaz que sella heridas y detiene el sangrado.
Una vez aplicado, el pegamento puede formar un sellado hermético en un plazo de 15 segundos, incluso sobre superficies cubiertas de sangre.
La sustancia se inspiró en los percebes, que poseen un adhesivo natural que les permite adherirse a las rocas en condiciones húmedas y resbaladizas.
Inspirados en la sustancia pegajosa que los percebes utilizan para adherirse a las rocas, los ingenieros del MIT han diseñado un pegamento resistente y biocompatible capaz de sellar tejidos lesionados y detener el sangrado.
La nueva pasta puede adherirse a superficies incluso cuando están cubiertas de sangre, y puede formar un sellado hermético en unos 15 segundos tras su aplicación. Según los investigadores, un pegamento de este tipo podría ofrecer una forma mucho más eficaz de tratar lesiones traumáticas y de ayudar a controlar el sangrado 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 este conocimiento fundamental en productos reales que puedan salvar vidas”, afirma Xuanhe Zhao, profesor de ingeniería mecánica e ingeniería civil y medioambiental en el MIT y uno de los autores principales del estudio.
Christoph Nabzdyk, anestesiólogo cardíaco y médico de cuidados intensivos de la Clínica Mayo de Rochester (Minnesota), también es autor principal del artículo, que se publica hoy en Nature Biomedical Engineering. Hyunwoo Yuk, científico investigador del MIT, y Jingjing Wu, becario postdoctoral, son los autores principales del estudio.
Inspiración en la naturaleza
Encontrar formas de detener el sangrado es un problema de larga data que aún no se ha resuelto adecuadamente, afirma Zhao. Las suturas se utilizan habitualmente para sellar heridas, pero colocar los puntos es un proceso que requiere mucho tiempo y que, por lo general, los primeros intervinientes no pueden realizar en una situación de emergencia. Entre los miembros del ejército, la pérdida de sangre es la principal causa de muerte tras una lesión traumática, mientras que en la población general es la segunda causa principal de muerte tras una lesión traumática.
En los últimos años, algunos materiales capaces de detener el sangrado, también llamados agentes hemostáticos, han llegado al mercado. Muchos de ellos consisten en parches que contienen factores de coagulación, que ayudan a la sangre a coagularse por sí misma. Sin embargo, estos necesitan varios minutos para formar un sellado y no siempre funcionan en heridas con sangrado abundante.
El laboratorio de Zhao lleva varios años trabajando para resolver este problema. En 2019, su equipo desarrolló una cinta de tejido de doble cara y demostró que podía utilizarse para cerrar incisiones quirúrgicas. Esta cinta, inspirada en el material pegajoso que las arañas emplean para capturar sus presas en condiciones húmedas, contiene polisacáridos cargados que pueden absorber el agua de una superficie casi instantáneamente, dejando libre una pequeña zona seca a la que el pegamento puede adherirse.
Para su nuevo pegamento para tejidos, los investigadores volvieron a inspirarse en la naturaleza. Esta vez centraron su atención en el percebe, un pequeño crustáceo que se adhiere a rocas, cascos de barcos e incluso a otros animales, como las ballenas. Estas superficies están húmedas y suelen estar sucias, condiciones que dificultan la adhesión.
“Esto nos llamó la atención”, afirma Yuk. “Es muy interesante porque, para sellar tejidos que sangran, hay que luchar no solo contra la humedad, sino también contra la contaminación de la sangre que brota. Descubrimos que esta criatura que vive en un entorno marino hace exactamente lo mismo que nosotros tenemos que hacer para abordar problemas de sangrado complejos.”
El análisis del pegamento de percebe realizado por los investigadores reveló que su composición es única. Las moléculas de proteína adhesiva que ayudan a los percebes a fijarse a las superficies están suspendidas en un aceite que repele el agua y cualquier contaminante presente en la superficie, lo que permite que las proteínas adhesivas se fijen firmemente a ella.
El equipo del MIT decidió intentar imitar este pegamento adaptando un adhesivo que habían desarrollado previamente. Este material pegajoso consiste en un polímero llamado ácido poli(acrílico) incorporado a un compuesto orgánico llamado éster de NHS, que aporta adhesión, y en quitosano, un azúcar que refuerza el material. Los investigadores congelaron láminas de este material, las molieron hasta convertirlas en micropartículas y, a continuación, suspendieron esas partículas en aceite de silicona de grado médico.
Cuando la pasta resultante se aplica sobre 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 sellado hermético sobre la herida. Según mostraron los investigadores en pruebas con ratas, en un plazo de 15 a 30 segundos tras aplicar el pegamento, y con una ligera presión, este fragua y el sangrado se detiene.
Una ventaja de este nuevo material frente a la cinta de doble cara que los investigadores diseñaron en 2019 es que la pasta puede moldearse para adaptarse a heridas irregulares, mientras que la cinta podría ser más adecuada para sellar incisiones quirúrgicas o para fijar dispositivos médicos a los tejidos, según los investigadores. “La pasta moldeable puede fluir y adaptarse a cualquier forma irregular y sellarla”, afirma Wu. “Esto da a los usuarios la libertad de adaptarla a heridas sangrantes de formas irregulares de todo tipo.”
Mejor control del sangrado
En pruebas con cerdos, Nabzdyk y sus colegas de la Clínica Mayo comprobaron que el pegamento era capaz de detener rápidamente el sangrado en el hígado, y que actuaba mucho más rápido y eficazmente que los agentes hemostáticos disponibles comercialmente con los que se comparó. Incluso funcionó cuando a los cerdos se les administraron anticoagulantes potentes (heparina), de modo que la sangre no formó coágulos de forma espontánea.
Sus estudios demostraron que el sellado permanece intacto durante varias semanas, lo que da tiempo al tejido subyacente para curarse, y que el pegamento provocó poca inflamación, similar a la que producen los agentes hemostáticos utilizados actualmente. El pegamento se reabsorbe lentamente en el organismo a lo largo de meses, y también puede retirarse antes aplicando una solución que lo disuelva, en caso de que los cirujanos tengan que intervenir tras la aplicación inicial para reparar la herida.
Los investigadores planean ahora probar el pegamento en heridas más grandes, con la esperanza de demostrar que sería útil para tratar lesiones traumáticas. También consideran que podría ser útil durante procedimientos quirúrgicos, que a menudo exigen a los cirujanos dedicar mucho tiempo a controlar el sangrado.
“Técnicamente somos capaces de llevar a cabo muchas cirugías complejas, pero no hemos avanzado tan rápido como deberíamos en la capacidad de controlar con rapidez el sangrado, especialmente el grave”, afirma Nabzdyk.
Otra posible aplicación sería ayudar a detener el sangrado que se produce en pacientes a los que se han insertado tubos de plástico en los vasos sanguíneos, como los utilizados en catéteres arteriales o venosos centrales, o para la oxigenación por membrana extracorpórea (ECMO). Durante la ECMO, una máquina bombea la sangre del paciente fuera del cuerpo para oxigenarla. Se utiliza para tratar a personas con insuficiencia cardíaca o pulmonar grave. Los tubos suelen permanecer insertados durante semanas o meses, y el sangrado en los puntos de inserción puede provocar infecciones.
Los investigadores han recibido financiación del Centro Deshpande del MIT para ayudarles a avanzar en la comercialización de su pegamento, lo que esperan hacer tras realizar estudios preclínicos adicionales en modelos animales. La investigación también fue financiada por los Institutos Nacionales de Salud, la Fundación Nacional de Ciencias, la Oficina de Investigación del Ejército de EE. UU. a través del Institute for Soldier Nanotechnologies del MIT y la Fundación Zoll.
