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Los ingenieros del MIT diseñan el remiendo médico papiroflexia-inspirado para el lacre como mínimo invasor del tejido

Muchas cirugías se realizan hoy vía los procedimientos como mínimo invasores, en los cuales se hace una pequeña incisión y las cámaras miniatura y las herramientas quirúrgicas se filetean a través de la carrocería para quitar tumores y para reparar tejidos y órganos dañados. Los resultados del proceso en menos dolor y tiempos de recuperación más cortos comparados a la cirugía abierta.

Mientras que muchos procedimientos se pueden realizar de esta manera, los cirujanos pueden hacer frente a retos en un paso importante en el proceso: el lacre de heridas y de desgarros internos.

Tomando la inspiración de la papiroflexia, los ingenieros del MIT ahora han diseñado un remiendo médico que se puede doblar alrededor de las herramientas quirúrgicas como mínimo invasores y entregar a través de aerovías, de intestinos, y de otros espacios del estrecho, para remendar daños internos. El remiendo se asemeja a plegable, papel-como la película cuando es seco. Una vez que hace el contacto con los tejidos o los órganos mojados, transforma en un gel elástico, similar a una lente de contacto, y puede adherir a un sitio herido.

En contraste con los adhesivos quirúrgicos existentes, la nueva cinta de las personas se diseña para resistir la contaminación cuando está expuesta a las bacterias y a los líquidos corporales. En un cierto plazo, el remiendo puede biodegradar con seguridad de distancia. Las personas han publicado sus resultados en los materiales avanzados del gorrón.

Los investigadores están trabajando con los clínicos y los cirujanos para optimizar el diseño para el uso quirúrgico, y preven que el nuevo bioadhesive se podría entregar vía las herramientas quirúrgicas como mínimo invasores, operadas por un cirujano directamente o remotamente vía un robot médico.

La cirugía como mínimo invasor y la cirugía robótica se están adoptando cada vez más, pues disminuyen trauma y aceleran la recuperación relacionada con la cirugía abierta. Sin embargo, el lacre de heridas internas es desafiador en estas cirugías.”

Xuanhe Zhao, profesor de la ingeniería industrial y de la ingeniería civil y ambiental, MIT

“Esta tecnología del remiendo atraviesa muchos campos,” agrega el co-autor Cristóbal Nabzdyk, un anesthesiologist cardiaco y al médico crítico del cuidado en la clínica de Mayo en Rochester, Minnesota. “Esto se podría utilizar para reparar una perforación de un coloscopy, o tape los órganos o los vasos sanguíneos sólidos después de un trauma o de una intervención quirúrgica electiva. En vez de tener que realizar una aproximación quirúrgica muy abierta, una podría ir del interior a entregar un remiendo para tapar una herida por lo menos temporalmente y quizá incluso a largo plazo.”

Los co-autores del estudio incluyen los autores importantes Sarah Wu y Hyunwoo Yuk, y a Jingjing Wu en el MIT.

Protección acodada

Los bioadhesives usados actualmente en cirugías como mínimo invasores están disponibles sobre todo como líquidos biodegradables y pegan que se puedan extender por dañaron tejidos. Cuando éstos pegan solidifique, sin embargo, pueden atiesarse sobre la superficie subyacente más suave, creando un sello imperfecto. La sangre y otros líquidos biológicos pueden también contaminar pega, previniendo la adherencia acertada al sitio herido. Glues puede también quitar antes de que un daño haya curado completo, y, después del uso, pueden también causar la inflamación y marcar con una cicatriz la formación del tejido.

Dado las limitaciones de diseños actuales, las personas apuntaron dirigir una opción que cumpliría tres requisitos funcionales. Debe poder adherir a la superficie mojada de un sitio herido, evita atar cualquier cosa antes de alcanzar su destino, y una vez que está aplicado a un sitio herido resiste la contaminación bacteriana y la inflamación excesiva.

El diseño de las personas cumple los tres requisitos, bajo la forma de remiendo tres-acodado. La capa central es la bioadhesive principal, hecho de un material del hidrogel que se embuta con las composiciones llamadas los ésteres de NHS. Cuando en contacto con una superficie mojada, el adhesivo absorbe cualquier agua circundante y llega a ser plegable y elástico, moldeando a los contornos de un tejido. Simultáneamente, los ésteres en las ligazones covalentes fuertes de la forma adhesiva con las composiciones en la superficie del tejido, creando un sello apretado entre los dos materiales. El diseño de esta capa central se basa en trabajo previo en el grupo de Zhao.

Las personas entonces intercalaron el adhesivo con dos capas, cada uno con un diverso efecto protector. La capa inferior se hace de un material recubierto con el aceite de silicón, que los actos para lubricar temporalmente el adhesivo, evitando que adhiera a otras superficies como viaja a través de la carrocería. Cuando el adhesivo alcanza su destino y se prensa liviano contra un tejido herido, el aceite de silicón se exprime fuera, permitiendo que el adhesivo ate al tejido.

La capa superior del adhesivo consiste en una película del elastómero embutida con los polímeros zwitterionic, o las cadenas moleculares hechas de positivo y de las iones negativo que actúan para atraer cualquier molécula de agua circundante a la superficie del elastómero. De esta manera, la capa de la exterior-cara del adhesivo forma una piel a base de agua, o la barrera contra bacterias y otros contaminantes.

“En la cirugía como mínimo invasor, usted no tiene el lujo fácilmente de llegar hasta un sitio para aplicar un adhesivo,” Yuk dice. “Usted está luchando realmente muchos contaminantes y fluídos corporales al azar en su manera a su destino.”

Ajuste para los robots

En una serie de demostraciones, los investigadores mostraron que el nuevo bioadhesive se adhiere fuertemente a las muestras de tejido animal, incluso después siendo sumergido en cubiletes de líquido, incluyendo sangre, por largos periodos del tiempo.

También utilizaron técnicas papiroflexia-inspiradas para doblar el adhesivo alrededor de los instrumentos de uso general en cirugías como mínimo invasores, tales como un catéter del globo y una grapadora quirúrgica. Filetearon estas herramientas a través de los modelos animales de aerovías y de buques importantes, incluyendo la tráquea, el esófago, la aorta, y los intestinos. Inflando el catéter del globo o aplicando la presión liviana a la grapadora, podían adherir el remiendo sobre tejidos y órganos rasgados, y no encontrar ningún signo de la contaminación conectado o acercar al sitio remendado-hacia arriba hasta un mes después de su uso.

Los investigadores preven que el nuevo bioadhesive se podría fabricar en las configuraciones prefolded que los cirujanos pueden ajustar fácilmente alrededor de los instrumentos como mínimo invasores así como en las herramientas que se están utilizando actualmente en cirugía robótica. Están intentando colaborar con los proyectistas para integrar el bioadhesive en las plataformas robóticas de la cirugía.

“Creemos que la novedad conceptual en la forma y la función de este remiendo representa un paso emocionante hacia superar barreras de translación en cirugía robótica y la facilitación de la adopción clínica más amplia de materiales bioadhesive,” a Wu decimos.

Source:
Journal reference:

Wu, S.J., et al. (2021) A Multifunctional Origami Patch for Minimally Invasive Tissue Sealing. Advanced Materials. doi.org/10.1002/adma.202007667.