Investigadores de Harvard desarrollan innovador pegamento médico capaz de unir mágicamente los tejidos más fuertes que nunca

Actualizado: 05/07/2024

Un nuevo método de unión que permite la adhesión instantánea y efectiva de hidrogeles tiene el potencial de avanzar ampliamente en nuevas soluciones de biomateriales para múltiples necesidades clínicas no satisfechas.

La ciencia de los materiales biomédicos ha dado un paso adelante con el desarrollo de un innovador método de adhesión que promete transformar el campo de la medicina regenerativa y el cuidado quirúrgico. Este avance se centra en la utilización de hidrogeles, materiales que por su versatilidad y biocompatibilidad están conquistando cada vez más áreas de la biomedicina. Capaces de imitar las características mecánicas y químicas de diversos órganos y tejidos, los hidrogeles pueden integrarse sin causar daño en el cuerpo humano, tanto internamente como en sus superficies externas.

Avances en la Adhesión de Hidrogeles

Investigadores del Instituto Wyss para la Ingeniería Inspirada Biológicamente y de la Escuela John A. Paulson de Ingeniería y Ciencias Aplicadas (SEAS) de Harvard han desarrollado un método simple y versátil para unir instantánea y efectivamente capas de hidrogeles. Este método utiliza una película delgada de quitosano, un material fibroso derivado de los esqueletos de crustáceos, para lograr una adhesión fuerte y duradera. Esta innovación aborda una necesidad no satisfecha de larga data en el campo biomédico: la unión rápida y robusta de polímeros de hidrogel, lo que podría habilitar aplicaciones completamente nuevas en medicina regenerativa y cuidados quirúrgicos.

Potencial del Quitosano

El quitosano, protagonista de este avance, es un polímero de azúcar que puede obtenerse fácilmente de las conchas de quitina de los crustáceos. Ya utilizado en una amplia gama de aplicaciones comerciales, desde la agricultura hasta la gestión de heridas médicas, el quitosano se destaca ahora por su capacidad para lograr una adhesión rápida y fuerte entre hidrogeles.

A diferencia de los métodos tradicionales que requieren procedimientos complejos o la creación de enlaces químicos covalentes, el quitosano permite una adhesión mediante interacciones electrostáticas y enlaces de hidrógeno, resultando en fuerzas adhesivas significativamente superiores.

Aplicaciones y Beneficios

El potencial de esta nueva metodología se ha demostrado en una serie de aplicaciones médicas desafiantes. Entre ellas, la utilización de adhesivos «Tough» modificados con películas de quitosano para crear vendajes autoadheribles capaces de envolver formas cilíndricas, como un dedo lesionado, mejorando así el cuidado de las heridas. Otro ejemplo notable incluye el enfriamiento local de la piel humana subyacente, lo que podría ofrecer tratamientos alternativos para quemaduras en el futuro.

Además, se ha mostrado la capacidad de los hidrogeles modificados con quitosano para envolver tejidos como el intestino, los tendones y los nervios periféricos sin adherirse a estos tejidos, una propiedad que podría ser crucial para prevenir las «adhesiones fibrosas» durante las cirugías, un problema clínico sin soluciones comerciales adecuadas hasta la fecha.

El desarrollo de este nuevo pegamento a base de quitosano no solo representa un avance en la adhesión de hidrogeles y otros materiales poliméricos, sino que también abre un mundo de posibilidades para el diseño de dispositivos biomédicos más eficaces y seguros. Con aplicaciones que van desde el tratamiento de heridas hasta la prevención de adhesiones quirúrgicas indeseadas, esta innovación tiene el potencial de mejorar significativamente el cuidado de los pacientes, ofreciendo soluciones elegantes a problemas urgentes en la medicina regenerativa y quirúrgica. La facilidad de aplicación y la efectividad de este nuevo método auguran una revolución en el cuidado médico, beneficiando a una amplia gama de pacientes en el futuro cercano.

Más información: A new glue, potentially also for you (harvard.edu)

Qué es un hidrogel

Un hidrogel es un material polimérico que tiene la capacidad de retener una gran cantidad de agua en su estructura, manteniendo al mismo tiempo una forma definida. Estos materiales son altamente absorbentes, no tóxicos, y biocompatibles, lo que los hace ideales para una amplia gama de aplicaciones en campos como la medicina, la agricultura, y la ingeniería de tejidos.

Características de los Hidrogeles

• Alta Capacidad de Hidratación: Los hidrogeles pueden absorber y retener agua hasta varias veces su peso seco.
• Biocompatibilidad: Son compatibles con los tejidos del cuerpo humano, lo que reduce el riesgo de reacciones adversas cuando se usan en aplicaciones médicas o biológicas.
• Propiedades Mecánicas Similares a los Tejidos Vivos: La estructura blanda y elástica de los hidrogeles se asemeja a la de muchos tejidos naturales, lo que los hace adecuados para su uso en contacto con el cuerpo humano.
• Porosidad: Los hidrogeles tienen una estructura porosa que permite el transporte de nutrientes, oxígeno, y otras moléculas pequeñas, facilitando su uso en cultivo de células y liberación controlada de fármacos.
• Respuesta a Estímulos: Algunos hidrogeles están diseñados para responder a cambios en su entorno, como variaciones de pH, temperatura, o presencia de ciertos iones o moléculas, lo que permite crear sistemas de liberación de fármacos sensibles al entorno o tejidos artificiales que pueden cambiar sus propiedades en respuesta a estímulos externos.

Aplicaciones de los Hidrogeles

• Medicina Regenerativa y Tisular: Los hidrogeles se utilizan para crear andamios en la ingeniería de tejidos, promoviendo el crecimiento y la regeneración de tejidos dañados.
• Liberación Controlada de Fármacos: Permiten la liberación sostenida y controlada de medicamentos, mejorando la eficacia del tratamiento y reduciendo los efectos secundarios.
• Aplicaciones en Oftalmología: Se emplean en la fabricación de lentes de contacto y otros implantes oculares debido a su compatibilidad y confort.
• Manejo de Heridas: Los hidrogeles se utilizan en vendajes para heridas, promoviendo la curación al mantener un ambiente húmedo y facilitando la absorción de exudados.
• Agricultura: Ayudan en la retención de agua en el suelo, liberando lentamente la humedad a las plantas y reduciendo la necesidad de riego frecuente.

Qué es el quitosano

El quitosano es un polisacárido natural derivado de la quitina, un componente estructural presente en los exoesqueletos de crustáceos como cangrejos, langostas y camarones, así como en las paredes celulares de algunos hongos. La quitina se somete a un proceso de desacetilación para producir quitosano, que implica la eliminación de grupos acetilo. Esta modificación le confiere al quitosano solubilidad en agua y otros solventes orgánicos, a diferencia de la quitina, que es principalmente insoluble.

Características del Quitosano

• Biocompatibilidad: El quitosano es compatible con tejidos vivos, lo que reduce el riesgo de reacciones adversas, haciéndolo ideal para aplicaciones médicas y biológicas.
• Biodegradabilidad: Se degrada en el cuerpo, lo que lo convierte en un material excelente para aplicaciones de medicina regenerativa, como andamios para la ingeniería de tejidos.
• Propiedades Antibacterianas: Tiene capacidades naturales para combatir bacterias, lo que lo hace útil en vendajes y otros productos destinados a la curación de heridas.
• Capacidad de Formación de Películas y Geles: Puede formar películas y geles fuertes, lo que lo hace útil en la encapsulación de fármacos y la liberación controlada de medicamentos.

Aplicaciones del Quitosano

• Medicina y Farmacología: Utilizado en la liberación controlada de fármacos, vendajes para heridas, andamios en ingeniería de tejidos, y como agente antimicrobiano.
• Tratamiento de Aguas: Empleado en la purificación y tratamiento de aguas residuales debido a su capacidad para unir metales pesados y otras sustancias tóxicas.
• Agricultura: Se usa como biopesticida y fertilizante debido a sus propiedades antibacterianas y capacidad para estimular el crecimiento de las plantas.
• Industria Alimentaria: Aplicado como aditivo alimentario para mejorar la conservación de alimentos y como agente espesante y estabilizante.
• Cosméticos: Incorporado en productos cosméticos por sus propiedades hidratantes y filmógenas, mejorando la textura y la retención de humedad en productos de cuidado de la piel.

El quitosano destaca por su versatilidad, seguridad y sostenibilidad, lo que lo convierte en un material valioso en diversas industrias, especialmente en aquellas donde se buscan alternativas naturales y biodegradables a los polímeros sintéticos.