Os engenheiros do MIT desenvolveram uma cola biocompatível e poderosa que pode selar o tecido lesado e parar o sangramento, inspirada na substância pegajosa que as cracas usam para grudar nas rochas. Crédito: banco de fotos
Um novo adesivo que imita a substância pegajosa usada pelas cracas para grudar nas rochas pode fornecer uma maneira melhor de tratar traumas.
Inspirados pela substância pegajosa que as cracas usam para grudar nas rochas, os engenheiros do MIT desenvolveram uma cola biocompatível poderosa que pode selar o tecido lesado e parar o sangramento.
Mesmo que a superfície esteja coberta de sangue, esta nova pasta pode aderir à superfície e formar uma vedação hermética em cerca de 15 segundos após a aplicação. Os pesquisadores dizem que essa cola pode fornecer uma maneira mais eficaz de tratar traumas e ajudar a controlar o sangramento durante a cirurgia.
“Estamos resolvendo o problema de adesão em um ambiente desafiador, ou seja, o ambiente úmido e dinâmico dos tecidos humanos. Ao mesmo tempo, estamos tentando transformar esses conhecimentos básicos em produtos reais que podem salvar vidas ”, MIT Machinery Said Zhao Xuanhe, professor de engenharia e engenharia civil e ambiental e um dos autores sênior do estudo.
Christoph Nabzdyk é um anestesiologista cardíaco e médico intensivo da Clínica Mayo em Rochester, Minnesota, e o autor sênior do artigo, que foi publicado na Nature Biomedical Engineering em 9 de agosto de 2021. O cientista pesquisador do MIT Hyunwoo Yuk e seu colega de pós-doutorado Jingjing Wu são os principais autores do estudo.
Grupo de pesquisa: Hyunwoo Yuk, Jingjing Wu, Xuanhe Zhao (da esquerda para a direita), segurando cracas e pomadas hemostáticas de goma de cracas em suas mãos. Crédito: Fornecido pelo pesquisador
Encontrar uma maneira de parar o sangramento é um problema antigo, mas ainda não foi totalmente resolvido, disse Zhao. As suturas geralmente são usadas para fechar feridas, mas as suturas são um processo demorado que os primeiros socorros geralmente não podem fazer em uma emergência. Entre os soldados, a perda de sangue é a principal causa de morte após o trauma, enquanto na população em geral, a perda de sangue é a segunda principal causa de morte após o trauma.
Nos últimos anos, surgiram no mercado alguns materiais que podem estancar o sangramento, também chamados de agentes hemostáticos. Muitos deles consistem em adesivos contendo fatores de coagulação que ajudam a coagular o sangue por conta própria. No entanto, eles levam vários minutos para formar uma vedação e nem sempre funcionam em feridas com sangramento intenso.
O laboratório de Zhao está empenhado em resolver esse problema há muitos anos. Em 2019, sua equipe desenvolveu uma fita de tecido dupla-face e mostrou que ela pode ser usada para fechar incisões cirúrgicas. Esta fita é inspirada no material pegajoso usado pelas aranhas para capturar presas em condições úmidas. Ele contém polissacarídeos carregados que podem absorver água da superfície quase imediatamente, removendo pequenas manchas secas que a cola pode aderir.
Para sua nova cola de tecido, os pesquisadores mais uma vez se inspiraram na natureza. Desta vez, eles focaram sua atenção nas cracas, que são pequenos crustáceos presos a outros animais, como pedras, cascos de barcos e até baleias. Essas superfícies são úmidas e geralmente muito sujas - essas condições tornam a adesão difícil.
“Isso chamou nossa atenção”, disse Yuk. “Isso é muito interessante, porque para selar o tecido sangrando, você tem que lidar não só com a umidade, mas também com a poluição do sangue que sai. Descobrimos que essa criatura que vive no ambiente marinho está fazendo exatamente a mesma coisa que devemos fazer para lidar com ela. Problemas complexos de sangramento. ”
A análise dos pesquisadores da goma de cracas mostra que ela tem uma composição única. As moléculas de proteína pegajosa que ajudam a craca a se fixar à superfície são suspensas em uma espécie de óleo, que pode repelir água e quaisquer contaminantes encontrados na superfície, de modo que a proteína pegajosa fica firmemente aderida à superfície.
A equipe do MIT decidiu tentar imitar essa cola ajustando o adesivo que haviam desenvolvido anteriormente. Esse material viscoso consiste em um polímero denominado poli (ácido acrílico) no qual um composto orgânico denominado éster NHS é incorporado para fornecer adesão, enquanto a quitosana é um açúcar que reforça o material. Os pesquisadores congelam flocos desse material, trituram-nos em partículas e, em seguida, suspendem essas partículas em óleo de silicone de grau médico.
Quando a pasta resultante é aplicada em uma superfície úmida (como tecido coberto com sangue), o óleo repelirá sangue e outras substâncias que possam estar presentes, fazendo com que as partículas viscosas se reticulem e formem um selo apertado na ferida. Testes de pesquisadores em ratos mostraram que dentro de 15 a 30 segundos após a aplicação da cola, aplicando pressão suavemente, a cola solidificou e parou de sangrar.
Os pesquisadores disseram que em comparação com a fita dupla-face projetada pelos pesquisadores em 2019, uma vantagem desse novo material é que a pasta pode ser moldada para se ajustar a feridas irregulares, e a fita pode ser mais adequada para cirurgia de selamento Faça uma incisão ou anexar um dispositivo médico ao tecido. “A pasta moldável pode fluir e se ajustar a qualquer forma irregular e vedação”, disse Wu. “Isso permite que os usuários se adaptem livremente a várias feridas com sangramento de formato irregular.”
Em testes conduzidos em porcos, Nabzdyk e seus colegas da Clínica Mayo descobriram que essa cola pode parar o sangramento rapidamente e que funciona de maneira mais rápida e eficaz do que o agente hemostático comercialmente disponível que eles compararam. Pode até funcionar ao dar a porcos um poderoso diluente do sangue (heparina) para que o sangue não forme coágulos espontaneamente.
A pesquisa mostra que o selo permanece intacto por várias semanas, permitindo que o tecido cicatrize por conta própria, e que a cola causa pouca inflamação, semelhante à inflamação causada pelos agentes hemostáticos usados atualmente. A cola será absorvida lentamente pelo corpo em alguns meses. Se o cirurgião precisar reparar a ferida após a aplicação inicial, ela também pode ser removida previamente com o uso de uma solução que a dissolva.
Os pesquisadores agora planejam testar a cola em feridas maiores e esperam que isso prove que a cola pode ser usada para tratar traumas. Eles também imaginaram que poderia ser útil durante a cirurgia, o que geralmente requer que o cirurgião passe muito tempo controlando o sangramento.
“Somos tecnicamente capazes de realizar muitas cirurgias complexas, mas nossa capacidade de controlar rapidamente sangramentos particularmente graves não melhorou muito”, disse Nabzdyk.
Outra aplicação possível é para ajudar a parar o sangramento. Esses pacientes têm tubos de plástico inseridos em seus vasos sanguíneos, como os usados para cateteres arteriais ou venosos centrais ou oxigenação por membrana extracorpórea (ECMO). Durante a ECMO, uma máquina é usada para bombear o sangue do paciente para fora do corpo para oxigená-lo. É usado no tratamento de pessoas com insuficiência cardíaca ou pulmonar grave. O tubo geralmente é inserido por várias semanas ou meses, e o sangramento no local da inserção pode causar infecção.
Referência: “Pasta inspirada em goma de cracas para selagem hemostática rápida e independente da coagulação” Autores: Hyunwoo Yuk, Jingjing Wu, Tiffany L. Sarrafian, Xinyu Mao, Claudia E. Varela, Ellen T. Roche, Leigh G. Griffiths, Christoph S . Nabzdyk e Xuanhe Zhao, 9 de agosto de 2021, Nature Biomedical Engineering.DOI: 10.1038 / s41551-021-00769-y
Os pesquisadores receberam financiamento do MIT Deshpande Center para ajudá-los a comercializar a cola, o que eles esperam alcançar após estudos pré-clínicos adicionais em modelos animais. A pesquisa também recebeu financiamento do National Institutes of Health, da National Science Foundation e do Office of Army Research, por meio do Soldier Nanotechnology Institute do Massachusetts Institute of Technology e da Zoll Foundation.
Por favor, comercialize o mais rápido possível. Minha esposa selou minha ferida com cola. Picada como o inferno. Bem, talvez eu seja um bebê, como ela dizia toda vez que se candidatava.
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Horário da postagem: 09/09/2021