No todas las heridas se pueden cerrar con aguja e hilo. Los investigadores de Empa han desarrollado un proceso de soldadura con nanopartículas que fusiona suavemente el tejido. Se espera que la técnica de soldadura prevenga trastornos de cicatrización de heridas y complicaciones potencialmente mortales por fugas de suturas.
El equipo publicó recientemente el prometedor método en la revista Small Methods. y solicitó una patente.
Hace más de 5.000 años, a la humanidad se le ocurrió la idea de suturar una herida con aguja e hilo. Desde entonces, este principio quirúrgico no ha cambiado mucho:dependiendo de la sensación de la persona que realiza la operación y del equipo, los cortes o desgarros en el tejido se pueden unir de manera más o menos perfecta. Una vez que ambos lados de una herida están perfectamente unidos entre sí, el cuerpo puede comenzar a cerrar la brecha de tejido de forma permanente y natural.
Sin embargo, la sutura no siempre logra lo que se supone que debe lograr. En tejidos muy blandos, el hilo puede atravesar el tejido y provocar lesiones adicionales. Y si el cierre de la herida no sella los órganos internos, las suturas permeables pueden suponer un problema potencialmente mortal. Investigadores de Empa y ETH Zurich han encontrado una manera de soldar heridas utilizando láser.
Soldar normalmente implica unir materiales mediante calor mediante un agente adhesivo de fusión. El hecho de que esta reacción térmica deba permanecer dentro de límites estrechos en materiales biológicos y al mismo tiempo la temperatura sea difícil de medir de forma no invasiva ha sido un problema para la aplicación de procesos de soldadura en medicina.
Por lo tanto, el equipo dirigido por Oscar Cipolato e Inge Herrmann del laboratorio de Interacciones de Biología de Partículas de Empa en St. Gallen y el Laboratorio de Ingeniería de Sistemas de Nanopartículas de ETH Zurich desarrolló un sistema inteligente de cierre de heridas en el que la soldadura láser se puede controlar de manera suave y eficiente. Para ello, desarrollaron un agente adhesivo con nanopartículas metálicas y cerámicas y utilizaron nanotermometría para controlar la temperatura.
La elegancia del nuevo proceso de soldadura también se basa en la interacción de los dos tipos de nanopartículas en la pasta de unión proteína-gelatina. Mientras la pasta se irradia con láser, las nanopartículas de nitruro de titanio convierten la luz en calor. Las partículas de vanadato de bismuto especialmente sintetizadas en la pasta, por otro lado, actúan como pequeños nanotermómetros fluorescentes. Emiten luz de una longitud de onda específica en función de la temperatura, lo que permite una regulación de temperatura extremadamente precisa en tiempo real.
Esto hace que el método sea especialmente adecuado para su uso en cirugía mínimamente invasiva, ya que no requiere agitación y determina las diferencias de temperatura con una resolución espacial extremadamente fina en heridas superficiales y profundas.
Una vez que el equipo optimizó las condiciones para "iSoldering" (soldadura inteligente) mediante modelos matemáticos in silico, los investigadores pudieron investigar el rendimiento del material compuesto. Junto con cirujanos del Hospital Universitario de Zúrich, la Clínica Cleveland (EE. UU.) y la Universidad Carolina checa, el equipo logró en pruebas de laboratorio con diversas muestras de tejido una unión rápida, estable y biocompatible de heridas en órganos como el páncreas o el hígado.
Igualmente exitoso y cuidadoso fue el sellado de partes de tejido particularmente difíciles, como la uretra, las trompas de Falopio o el intestino, con iSoldering. Se ha presentado una solicitud de patente para el material compuesto de nanopartículas.
Pero los investigadores no se detuvieron ahí. Lograron sustituir la fuente de luz láser por una luz infrarroja (IR) más suave. Esto acerca la tecnología de soldadura un paso más a su uso en hospitales. "Si se utilizaran lámparas IR médicamente aprobadas, la innovadora tecnología de soldadura podría utilizarse en quirófanos convencionales sin medidas adicionales de protección láser", afirma la investigadora de Empa Inge Herrmann.
Más información: Oscar Cipolato et al, Soldadura de tejidos con láser inteligente habilitada por nanotermometría, Métodos pequeños (2023). DOI:10.1002/smtd.202300693
Información de la revista: Pequeños métodos
Proporcionado por los Laboratorios Federales Suizos de Ciencia y Tecnología de Materiales
