Los catéteres, las vías intravenosas y otros tipos de tubos quirúrgicos son una necesidad médica para manejar una amplia gama de enfermedades. Pero la experiencia de un paciente con tales dispositivos rara vez es cómoda.
Ahora los ingenieros del MIT han diseñado un material similar a un gel que puede recubrirse con dispositivos estándar de plástico o caucho, proporcionando un exterior más suave y resbaladizo que puede aliviar significativamente la incomodidad del paciente. El recubrimiento incluso se puede adaptar para controlar y tratar los signos deinfección.
en un artículo publicado en la revista Materiales avanzados de atención médica , el equipo describe su método para unir fuertemente una capa de hidrogel, un material de polímero blando y resbaladizo que consiste principalmente en agua, a elastómeros comunes como látex, caucho y silicona. Los resultados son "laminados de hidrogel" queson a la vez suaves, estirables, resbaladizos e impermeables a virus y otras moléculas pequeñas.
El recubrimiento de hidrogel se puede incrustar con compuestos para detectar, por ejemplo, moléculas inflamatorias. Los medicamentos también se pueden incorporar y liberar lentamente del recubrimiento de hidrogel para tratar la inflamación en el cuerpo.
El equipo, dirigido por Xuanhe Zhao, el Profesor Asociado de Desarrollo de Carrera Robert N. Noyce en el Departamento de Ingeniería Mecánica del MIT, unió capas de hidrogel en varios dispositivos médicos basados en elastómeros, incluidos catéteres y tubos intravenosos. Descubrieron que ellos recubrimientos eran extremadamente duraderos, soportaban la flexión y la torsión, sin agrietarse. Los recubrimientos también eran extremadamente resbaladizos y exhibían mucha menos fricción que los catéteres sin recubrimiento estándar, una cualidad que podría reducir la incomodidad de los pacientes.
El grupo también revistió hidrogel sobre otro producto de elastómero ampliamente utilizado: condones. Además de mejorar la comodidad de los condones de látex existentes al reducir la fricción, un recubrimiento de hidrogel podría ayudar a mejorar su seguridad, ya que el hidrogel podría integrarse con medicamentos para contrarrestaruna alergia al látex, dicen los investigadores.
"Hemos demostrado que el hidrogel realmente tiene el potencial de reemplazar elastómeros comunes", dice Zhao. "Ahora tenemos un método para integrar geles con otros materiales. Creemos que esto tiene el potencial de aplicarse a una amplia gama de dispositivos médicos".interactuando con el cuerpo "
Los coautores de Zhao son el autor principal y estudiante graduado German Parada, los estudiantes graduados Hyunwoo Yuk y Xinyue Liu y el científico visitante Alex Hsieh.
Un gel a medida
El grupo de Zhao desarrolló previamente recetas para hacer hidrogeles resistentes y elásticos a partir de mezclas compuestas principalmente de agua y un poco de polímero. Desarrollaron una técnica para unir hidrogeles a elastómeros tratando primero superficies como el caucho y la silicona con benzofenona, una solución molecular que, cuando se expone a la luz ultravioleta, crea fuertes enlaces químicos entre el elastómero y el hidrogel.
Los investigadores aplicaron estas técnicas para fabricar un laminado de hidrogel: una capa de elastómero intercalada entre dos capas de hidrogel. Luego colocaron la estructura del laminado a través de una batería de pruebas mecánicas y descubrieron que la estructura permanecía fuertemente unida, sin rasgarse ni agrietarse, inclusocuando se estira varias veces su longitud original.
El equipo también colocó la estructura laminada en un tanque de dos cámaras, lleno por un lado con agua desionizada y el otro con tinte molecular. Después de varias horas, el laminado evitó que cualquier tinte migrara de un lado de la cámara al otro, mientras que una capa de hidrogel solo dejaba pasar el tinte. La capa de elastómero del laminado, concluyeron, hizo que la estructura en su conjunto fuera muy impermeable, una característica que razonaron también podría evitar que los virus y otras moléculas pequeñas pasen a través de ella.
En otras pruebas, el equipo mezcló químicamente moléculas de detección de pH en la capa de hidrogel que recubre un lado de la capa de elastómero, y colorante verde para alimentos en la capa de hidrogel opuesta. Una vez más colocaron toda la estructura en el tanque de dos cámarasy llenó ambos lados con agua dioinizada.
Mientras los investigadores cambiaban la acidez del agua del tanque, observaron que las partes del hidrogel que contenían indicadores de pH se iluminaban. Mientras tanto, el tinte verde se filtró lentamente desde la capa de hidrogel opuesta hacia el segundo tanque, imitando la acción de las moléculas del fármaco.
"Podemos poner moléculas de detección de pH en hidrogeles, o medicamentos que se liberan gradualmente", dice Parada. "Para diferentes aplicaciones, podemos modificar el gel para acomodar esa aplicación".
atar nudos
Como una primera incursión en posibles aplicaciones para laminados de hidrogel, los investigadores utilizaron sus técnicas previamente desarrolladas para recubrir hidrogel en varios dispositivos de elastómero, incluyendo tubos de silicona, un catéter de Foley y un condón ". Nuestro primer enfoque principal fueron los catéteres, porqueson rígidos y no muy cómodos, y la infección de los catéteres puede causar alrededor del 50 por ciento de los reingresos a los hospitales ", dice Parada." También pensamos que podríamos aplicar esto a los condones, porque los condones de látex existentes causan muchas sensibilidades y alergias, y si ustedpuede poner drogas en el gel, podría tener una mejor protección "
Incluso después de doblar bruscamente y doblar el tubo recubierto en un nudo, los investigadores descubrieron que el recubrimiento de hidrogel permaneció fuertemente unido al tubo sin causar rasgaduras. Lo mismo sucedió cuando los investigadores inflaron tanto el catéter recubierto como el condón recubierto.
Parada dice que las dimensiones de un laminado de hidrogel pueden ajustarse para acomodar diferentes dispositivos. Por ejemplo, los científicos pueden elegir un elastómero más grueso para aumentar la rigidez de un laminado, o usar un recubrimiento más grueso de hidrogel para incorporar más moléculas de fármacos o sensores. Los hidrogeles puedentambién debe estar diseñado para ser más o menos resbaladizo, dependiendo de la cantidad de fricción deseada.
"Tenemos la capacidad de fabricar estructuras de hidrogel a gran escala que pueden cubrir dispositivos médicos, y el hidrogel no agitará el cuerpo", dice Zhao. "Esta es una plataforma tecnológica en la que puede imaginar muchas aplicaciones".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto de Tecnología de Massachusetts . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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