Hoy en día, muchas cirugías se realizan mediante procedimientos mínimamente invasivos, en los que se hace una pequeña incisión y se introducen cámaras en miniatura y herramientas quirúrgicas a través del cuerpo para extirpar tumores y reparar tejidos y órganos dañados. El proceso produce menos dolor y tiempos de recuperación más cortos.en comparación con la cirugía abierta.
Si bien muchos procedimientos se pueden realizar de esta manera, los cirujanos pueden enfrentar desafíos en un paso importante del proceso: el sellado de heridas internas y desgarros.
Inspirándose en el origami, los ingenieros del MIT han diseñado un parche médico que se puede doblar alrededor de herramientas quirúrgicas mínimamente invasivas y se puede administrar a través de las vías respiratorias, los intestinos y otros espacios estrechos para reparar las lesiones internas. El parche se asemeja a un papel plegable.como una película cuando está seca. Una vez que entra en contacto con los tejidos u órganos húmedos, se transforma en un gel elástico, similar a una lente de contacto, y puede adherirse a un sitio lesionado.
A diferencia de los adhesivos quirúrgicos existentes, la nueva cinta del equipo está diseñada para resistir la contaminación cuando se expone a bacterias y fluidos corporales. Con el tiempo, el parche puede biodegradarse de forma segura. El equipo ha publicado sus resultados en la revista. Materiales avanzados .
Los investigadores están trabajando con médicos y cirujanos para optimizar el diseño para uso quirúrgico, y prevén que el nuevo bioadhesivo podría administrarse mediante herramientas quirúrgicas mínimamente invasivas, operadas por un cirujano, ya sea de forma directa o remota a través de un robot médico.
"La cirugía mínimamente invasiva y la cirugía robótica se están adoptando cada vez más, ya que disminuyen el trauma y aceleran la recuperación relacionada con la cirugía abierta. Sin embargo, el sellado de heridas internas es un desafío en estas cirugías", dice Xuanhe Zhao, profesor de ingeniería mecánica y deingeniería civil y ambiental en el MIT.
"Esta tecnología de parche abarca muchos campos", agrega el coautor Christoph Nabzdyk, anestesiólogo cardíaco y médico de cuidados intensivos de la Clínica Mayo en Rochester, Minnesota. "Esto podría usarse para reparar una perforación de una coloscopia o sellar un sólidoórganos o vasos sanguíneos después de un traumatismo o una intervención quirúrgica electiva. En lugar de tener que realizar un abordaje quirúrgico abierto completo, se podría ir desde el interior a colocar un parche para sellar una herida al menos temporalmente y tal vez incluso a largo plazo ".
Los coautores del estudio incluyen a los autores principales Sarah Wu y Hyunwoo Yuk, y Jingjing Wu en MIT.
protección en capas
Los bioadhesivos que se utilizan actualmente en cirugías mínimamente invasivas están disponibles principalmente como líquidos y pegamentos biodegradables que se pueden esparcir sobre los tejidos dañados. Sin embargo, cuando estos pegamentos se solidifican, pueden endurecerse sobre la superficie subyacente más blanda, creando un sello imperfecto. Sangre y otrosLos fluidos biológicos también pueden contaminar las colas, impidiendo una adhesión exitosa al sitio lesionado. Las colas también pueden lavarse antes de que la lesión haya sanado por completo y, después de la aplicación, también pueden causar inflamación y formación de tejido cicatricial.
Dadas las limitaciones de los diseños actuales, el equipo se propuso diseñar una alternativa que cumpliera con tres requisitos funcionales. Debería poder adherirse a la superficie húmeda de un sitio lesionado, evitar atarse a cualquier cosa antes de llegar a su destino y una vez aplicadoa un sitio lesionado resistir la contaminación bacteriana y la inflamación excesiva.
El diseño del equipo cumple con los tres requisitos, en forma de un parche de tres capas. La capa intermedia es el bioadhesivo principal, hecho de un material de hidrogel que está incrustado con compuestos llamados ésteres NHS. Cuando está en contacto con una superficie húmeda,el adhesivo absorbe el agua circundante y se vuelve flexible y elástico, moldeándose a los contornos de un tejido. Simultáneamente, los ésteres del adhesivo forman fuertes enlaces covalentes con compuestos en la superficie del tejido, creando un sello hermético entre los dos materiales. El diseño de este mediocapa se basa en trabajos anteriores en el grupo de Zhao.
Luego, el equipo intercalado el adhesivo con dos capas, cada una con un efecto protector diferente. La capa inferior está hecha de un material recubierto con aceite de silicona, que actúa para lubricar temporalmente el adhesivo, evitando que se pegue a otras superficies mientras viaja.Cuando el adhesivo llega a su destino y se presiona ligeramente contra un tejido lesionado, el aceite de silicona se exprime y permite que el adhesivo se adhiera al tejido.
La capa superior del adhesivo consiste en una película de elastómero incrustada con polímeros de ion híbrido o cadenas moleculares hechas de iones positivos y negativos que actúan para atraer cualquier molécula de agua circundante a la superficie del elastómero. De esta manera, se forma la capa hacia afuera del adhesivo.una piel a base de agua o una barrera contra las bacterias y otros contaminantes.
"En la cirugía mínimamente invasiva, no puede darse el lujo de acceder fácilmente a un sitio para aplicar un adhesivo", dice Yuk. "Realmente está luchando contra muchos contaminantes aleatorios y fluidos corporales en su camino a su destino".
apto para robots
En una serie de demostraciones, los investigadores demostraron que el nuevo bioadhesivo se adhiere fuertemente a las muestras de tejido animal, incluso después de haber estado sumergido en vasos de precipitados de líquido, incluida sangre, durante largos períodos de tiempo.
También utilizaron técnicas inspiradas en el origami para doblar el adhesivo alrededor de los instrumentos comúnmente utilizados en cirugías mínimamente invasivas, como un catéter de globo y una grapadora quirúrgica. Pasaron estas herramientas a través de modelos animales de las principales vías respiratorias y vasos, incluidos la tráquea y el esófago., aorta e intestinos. Al inflar el catéter con balón o al aplicar una ligera presión a la grapadora, pudieron pegar el parche en los tejidos y órganos desgarrados y no encontraron signos de contaminación en o cerca del sitio del parche hasta un mesdespués de su aplicación.
Los investigadores prevén que el nuevo bioadhesivo podría fabricarse en configuraciones pre-plegadas que los cirujanos puedan colocar fácilmente alrededor de instrumentos mínimamente invasivos, así como en herramientas que se utilizan actualmente en cirugía robótica. Están buscando colaborar con diseñadores para integrar el bioadhesivo enplataformas de cirugía robótica.
"Creemos que la novedad conceptual en la forma y función de este parche representa un paso emocionante hacia la superación de las barreras traslacionales en la cirugía robótica y facilitar la adopción clínica más amplia de materiales bioadhesivos", dice Wu.
Esta investigación fue apoyada, en parte, por la National Science Foundation.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto de Tecnología de Massachusetts . Original escrito por Jennifer Chu. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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