Los científicos de la Universidad Texas A&M están aprovechando el poder combinado de la química basada en nanomateriales orgánicos y un producto natural que se encuentra en los exoesqueletos de crustáceos para ayudar a que la medicina de emergencia esté un paso más cerca de una solución viable para mitigar la pérdida de sangre. del hospital al campo de batalla.

La hemorragia es una de las principales causas de muerte en lesiones traumáticas, ocupando el cuarto lugar en los Estados Unidos con un costo total de $ 671 mil millones en 2013. Trabajando con un equipo interdisciplinario que involucra a colaboradores de la Universidad Assiut en Egipto, El grupo de investigación de la química de Texas A&M Karen Wooley ha desarrollado un apósito para heridas bioabsorbible que se basa en las propiedades ya probadas del quitosano, un material natural que se usa ampliamente en los apósitos comerciales para heridas, tomándolos a nanoescala para aumentar su efectividad e impacto.

El equipo de Wooley, dirigido por el Doctorado en Química de Texas A&M. estudiante e investigador de tecnología espacial de la NASA Eric Leonhardt, encapsularon con éxito nanofibras de quitosano altamente entrelazadas dentro de un hidrogel a base de azúcar que se disuelve en tan solo siete días, dejando atrás una superficie de cicatrización de heridas disponible significativamente más grande al tiempo que elimina la necesidad de una remoción física posterior. Sus resultados se publican en Comunicaciones de la naturaleza .

"Los apósitos para heridas bioabsorbibles que se pueden aplicar y dejar en el sitio de la lesión son deseables para una variedad de escenarios de pérdida de sangre, por ejemplo, controlar el sangrado en lesiones traumáticas y salvar vidas tanto en el frente civil como en el militar, "dijo Leonhardt, quien sirvió como primer autor en el artículo del equipo. "Los materiales compuestos que hemos desarrollado son maleables y podrían administrarse fácilmente en los sitios de las heridas. También han funcionado significativamente mejor en términos de reducir la cantidad de sangre perdida y el tiempo requerido para lograr la hemostasia contra los apósitos para heridas bioabsorbibles disponibles comercialmente en varios animales modelos ".

Los miembros del equipo, además de Leonhardt, incluyen un doctorado en ingeniería y ciencia de materiales de Texas A&M. estudiante Nari Kang; Dr. Mahmoud Elsabahy, director asistente del Laboratorio Texas A&M para Interacciones Sintético-Biológicas y director del Centro Clínico Assiut de Nanomedicina en el Hospital del Hígado Al-Rajhy; y el Dr. Mostafa A. Hamad, Profesor del Departamento de Cirugía de la Facultad de Medicina Assuit.

Elsabahy reconoció que, mientras que el quitosano es una opción deseable en tales apósitos debido a su eficacia probada para ralentizar el flujo sanguíneo y porque ofrece propiedades antimicrobianas adicionales, también tiene tendencia a aglutinarse, lo que dificulta su incorporación a un material bioabsorbible. El equipo superó ese obstáculo cargando quitosano en un andamio de plantilla nanoestructurado para dispersarlo mejor y aumentar su interacción con los componentes sanguíneos. acelerando así tanto la absorción como la curación.

Como primer paso en su innovador proceso de descubrimiento, Los investigadores desarrollaron hidrogeles a partir de ciclodextrinas, un tipo de sacárido con enlaces hidrolíticamente degradables, diseñados con sitios que eran capaces de interactuar iónicamente y unirse a las moléculas de quitosano. Después de liofilizar el material compuesto resultante, lo expusieron a una solución que eliminó el andamio de la plantilla. Luego utilizaron microscopía electrónica de barrido para analizar más a fondo el quitosano, que determinaron que se habían ensamblado en esteras de nanofibras altamente entrelazadas que medían entre 10 y 20 nanómetros de diámetro.

"Estas fibras no solo son considerablemente más pequeñas de lo que se informó anteriormente para el quitosano, también son muy deseables, dado que se espera que el aumento correspondiente en el área de superficie mejore en gran medida el efecto hemostático, "dijo Elsabahy, quien concibió el proyecto. "Creemos que este trabajo mejorará el alcance del quitosano como tecnología hemostática a través de la demostración de su fabricación y uso como apósito bioabsorbible para heridas".

Hasta la fecha, el equipo ha aplicado sus apósitos compuestos para heridas a lesiones hepáticas en ratas, conejos y cerdos, medir la cantidad de sangre perdida, tiempo hasta la hemostasia y presión arterial media en cada caso para medir la eficacia. Los apósitos también se implantaron en el hígado y se tomaron imágenes después de siete días para evaluar la biodegradación de los materiales compuestos. No se pudieron observar residuos en ninguno de los entornos.

"La hemorragia es responsable de más del 35 por ciento de las muertes prehospitalarias y más del 40 por ciento de las muertes dentro de las primeras 24 horas de la lesión, "Leonhardt dijo." Los apósitos hemostáticos tienen el potencial de reducir la morbilidad y la mortalidad mediante el control temprano de la hemorragia. Estos apósitos se pueden incluir en los botiquines de primeros auxilios y los soldados pueden llevarlos para salvar vidas en el campo de batalla. y también se pueden utilizar para controlar el sangrado en diversos escenarios de lesiones y procedimientos quirúrgicos en hospitales. El apósito hemostático absorbible se puede dejar en el lugar de la lesión y eliminar la necesidad de retirar el portador. lo que reduce el riesgo de resangrado, en caso de que el portador retire los apósitos no absorbibles, y disminuye la duración requerida para las intervenciones quirúrgicas ".

Wooley pretende extender este trabajo inicial a la evaluación de los materiales en estudios que simulan escenarios de hemorragia letal, seguido de ensayos clínicos. Además, le gustaría realizar estudios fundamentales en el futuro para explorar más a fondo el mecanismo de formación de nanofibras de quitosano dentro de los andamios de plantilla, con el objetivo de lograr finalmente el control del ensamblaje para permitir el ajuste y optimización de la morfología resultante de los apósitos para heridas.