Inspirados pela substância pegajosa que as cracas usam para se agarrar às rochas, os engenheiros do MIT desenvolveram uma cola forte e biocompatível que pode selar tecidos feridos e parar o sangramento.
A nova pasta pode aderir às superfícies mesmo quando estão cobertas de sangue e pode formar uma vedação hermética em cerca de 15 segundos após a aplicação. Essa cola pode oferecer uma maneira muito mais eficaz de tratar lesões traumáticas e ajudar a controlar o sangramento durante a cirurgia, dizem os pesquisadores.
“Estamos resolvendo um problema de adesão em um ambiente desafiador, que é esse ambiente úmido e dinâmico de tecidos humanos. Ao mesmo tempo, estamos tentando traduzir esse conhecimento fundamental em produtos reais que podem salvar vidas ”, diz Xuanhe Zhao, professor de engenharia mecânica e engenharia civil e ambiental do MIT e um dos autores sênior do estudo.
Christoph Nabzdyk, um anestesiologista cardíaco e médico intensivista da Mayo Clinic em Rochester, Minnesota, também é um autor sênior do artigo, que aparece hoje na Nature Biomedical Engineering . O cientista pesquisador do MIT Hyunwoo Yuk e o pós-doutorado Jingjing Wu são os principais autores do estudo.
Inspiração natural
Encontrar maneiras de parar o sangramento é um problema antigo que não foi resolvido de forma adequada, diz Zhao. Suturas são comumente usadas para selar feridas, mas colocar os pontos no lugar é um processo demorado que geralmente não é possível para os socorristas realizarem durante uma situação de emergência. Entre os militares, a perda de sangue é a principal causa de morte após uma lesão traumática e, entre a população em geral, é a segunda causa de morte após uma lesão traumática.
Nos últimos anos, alguns materiais que podem interromper o sangramento, também chamados de agentes hemostáticos, tornaram-se disponíveis comercialmente. Muitos deles consistem em manchas que contêm fatores de coagulação, que ajudam o sangue a coagular por conta própria. No entanto, eles levam vários minutos para formar uma vedação e nem sempre funcionam em feridas que estão sangrando muito.
O laboratório de Zhao vem trabalhando para resolver esse problema há vários anos. Em 2019, sua equipe desenvolveu uma fita de tecido dupla-face e mostrou que ela poderia ser usada para fechar incisões cirúrgicas. Esta fita, inspirada no material pegajoso que as aranhas usam para capturar suas presas em condições úmidas, inclui polissacarídeos carregados que podem absorver água de uma superfície quase que instantaneamente, limpando uma pequena mancha seca à qual a cola pode aderir.
Para sua nova cola de tecido, os pesquisadores mais uma vez se inspiraram no mundo natural. Desta vez, eles focaram sua atenção na craca, um pequeno crustáceo que se fixa em rochas, cascos de navios e até mesmo em outros animais, como baleias. Essas superfícies estão molhadas e frequentemente sujas – condições que tornam a adesão difícil.
“Isso chamou nossa atenção”, diz Yuk. “É muito interessante porque para selar tecidos sangrando, é preciso lutar não só contra a umidade, mas também contra a contaminação desse sangue que sai. Descobrimos que esta criatura que vive em um ambiente marinho está fazendo exatamente a mesma coisa que temos que fazer para lidar com problemas complicados de sangramento. ”
A análise dos pesquisadores da cola para cracas revelou que ela tem uma composição única. As moléculas de proteína pegajosa que ajudam as cracas a se prenderem às superfícies estão suspensas em um óleo que repele a água e quaisquer contaminantes encontrados na superfície, permitindo que as proteínas adesivas se fixem firmemente à superfície.
A equipe do MIT decidiu tentar imitar essa cola adaptando um adesivo que eles haviam desenvolvido anteriormente. Esse material pegajoso consiste em um polímero denominado poli (ácido acrílico) incorporado com um composto orgânico denominado éster NHS, que fornece adesão, e quitosana, um açúcar que fortalece o material. Os pesquisadores congelaram folhas desse material, moeram-nas em micropartículas e, em seguida, suspenderam essas partículas em óleo de silicone de grau médico.
Quando a pasta resultante é aplicada a uma superfície úmida, como tecido coberto de sangue, o óleo repele o sangue e outras substâncias que possam estar presentes, permitindo que as micropartículas adesivas se reticulem e formem um selo apertado sobre a ferida. Dentro de 15 a 30 segundos após a aplicação da cola, com uma leve pressão aplicada, a cola se fixa e o sangramento para, os pesquisadores mostraram em testes em ratos.
Uma vantagem deste novo material sobre a fita dupla-face que os pesquisadores desenvolveram em 2019 é que a pasta pode ser moldada para se ajustar a feridas irregulares, enquanto a fita pode ser mais adequada para selar incisões cirúrgicas ou prender dispositivos médicos a tecidos, dizem os pesquisadores. “A pasta moldável pode fluir e se ajustar a qualquer forma irregular e selá-la”, diz Wu. “Isso dá liberdade aos usuários para adaptá-lo a feridas com sangramento de formatos irregulares de todos os tipos”.
Melhor controle de sangramento
Em testes em porcos, Nabzdyk e seus colegas da Clínica Mayo descobriram que a cola foi capaz de parar rapidamente o sangramento no fígado e funcionou muito mais rápido e eficazmente do que os agentes hemostáticos comercialmente disponíveis aos quais eles compararam. Funcionou até mesmo quando fortes anticoagulantes (heparina) foram administrados aos porcos para que o sangue não formasse coágulos espontaneamente.
Seus estudos mostraram que o selo permanece intacto por várias semanas, dando ao tecido abaixo tempo para se curar, e que a cola induziu pouca inflamação, semelhante à produzida pelos agentes hemostáticos usados atualmente. A cola é reabsorvida lentamente pelo corpo ao longo de meses e também pode ser removida mais cedo, aplicando uma solução que a dissolva, se os cirurgiões precisarem ir após a aplicação inicial para reparar a ferida.
Os pesquisadores agora planejam testar a cola em feridas maiores, que eles esperam demonstrar que a cola seria útil para tratar lesões traumáticas. Eles também imaginam que pode ser útil durante procedimentos cirúrgicos, que muitas vezes exigem que os cirurgiões gastem muito tempo controlando o sangramento.
“Somos tecnicamente capazes de realizar muitas cirurgias complicadas, mas não avançamos tão rápido na capacidade de controlar o sangramento especialmente grave com rapidez”, diz Nabzdyk.
Outra aplicação possível seria para ajudar a estancar o sangramento que ocorre em pacientes que têm tubos de plástico inseridos em seus vasos sanguíneos, como aqueles usados para cateteres arteriais ou venosos centrais ou para 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 profunda. Os tubos geralmente permanecem inseridos por semanas ou meses, e o sangramento nos locais de inserção pode levar à infecção.
Os pesquisadores receberam financiamento do MIT Deshpande Center para ajudá-los a trabalhar na comercialização de sua cola, o que eles esperam fazer depois de realizar estudos pré-clínicos adicionais em modelos animais. A pesquisa também foi financiada pelo National Institutes of Health, a National Science Foundation, o US Army Research Office, por meio do Institute for Soldier Nanotechnologies, e a Zoll Foundation.
Fonte: MIT News – Foto: divulgação