Pegamento biológico para reparar corazones
Sólo en Estados Unidos se realizan más de 750.000 cirugías abiertas de corazón cada año, de acuerdo con la American Heart Association. La aplicación de puntos de sutura o grapas durante estos procedimientos conlleva un considerable costo en tiempo y recursos económicos, además pueden causar daños indeseables. Los investigadores, constantemente, han buscado adhesivos que puedan sellar rápidamente los tejidos. Pero las sustancias disponibles en la actualidad no funcionan en presencia de medios líquidos o no soportar la gran presión arterial o finalmente, terminan siendo tóxicos o inseguros.
Selladores sintéticos de tejidos
La reanastomosis tisular y el cierre de la herida son pasos vitales en la cirugía. Del mismo modo, en la intervención percutánea, es esencial la hemostasia localizada. Tradicionalmente, se han utilizado suturas y corchetes para la aproximación del tejido y cierre. A pesar de la eficacia, estas herramientas tienen limitaciones que incluyen el trauma añadido a los tejidos durante la colocación y la dificultad de implantación en espacios pequeños y estrechos.
Nora Lang y colaboradores (Science Transl Med 2014; 6:218ra6) describen una nueva herramienta para el sellado y reparación de tejidos: un adhesivo tisular resistente a la sangre para su uso en procedimientos terapéuticos cardiovasculares quirúrgicos y mínimamente invasivos. Este "pegamento" es un adhesivo hidrófobo activado por la luz (HLAA) que consta de un material biocompatible, un prepolímero hidrófobo biodegradable, que cuando se mezcla con un fotoiniciador y se expone a la luz ultravioleta puede reticularse in situ. Lo nuevo y ventajoso, es que se puede aplicar como un líquido antes de realizar el procedimiento, y a continuación, ser activado durante la adherencia, para finalmente curar. El material en sí tiene propiedades físico-químicas innatas de hidrofobicidad y viscosidad, tanto antes como después del curado, de modo que mantiene su forma continua, a pesar de estar en un entorno acuoso o intravascular, incluso cuando se somete a la presión y al flujo. El adhesivo resultante es suave y elástico, con propiedades similares a los tejidos subyacentes, con gran adhesividad y resistencia cohesiva, proporcionando un mayor poder de adhesión casi tres veces superior a la de los selladores de fibrina disponibles actualmente.
El grupo de Nora Lang construyó estas propiedades mecánicas y adhesivas mediante la realización de una serie de experimentos de optimización. La viscosidad de HLAA en su estado fluido se ensayó a varias velocidades, y se observó un cambio mínimo de viscosidad; propiedad que permite adaptarase bien a la consecución de una buena fluidez, una cualidad favorable para el despliegue en el sistema cardiovascular. Películas poliméricas de HLAA se sometieron a pruebas de compresión de manera que el efecto sobre el módulo de Young (una medida de flexibilidad) pudiese examinarse, observándose un ligero incremento inicial, aunque el módulo general se mantuvo constante con una compresión adicional. El ensayo de adhesión tipo "pull-off" reveló una buena fuerza de adhesión, que se logró mediante el establecimiento de una óptima relación de mezcla de los grupos acrilato por molécula de glicerol, combinado con 5 segundos de exposición a luz ultravioleta a una intensidad de 0,38 W por centímetro cuadrado. El rango de estas duraciones de curación fue clínicamente razonable para garantizar la adhesión una vez que el agente es colocado correctamente, aunque el curado rápido es una característica favorable y esencial, dada la fluidez de HLAA. In vitro e in vivo, las pruebas de biocompatibilidad revelaron un perfil de respuesta similar al pegamento de fibrina.
Los investigadores compararon el potencial trombogénico de HLAA y el poli elastómero biodegradable (sebacato de glicerol de uretano) (PGSU) cuando se utilizan como matrices de parche con el potencial trombogénico de vidrio, un material de referencia altamente trombogénico. Llegaron a la conclusión que tanto HLAA y PGSU son mínimamente trombogénicos; en comparación con el vidrio, exhibiendo un 46% y 65% menos de adhesión plaquetaria, respectivamente. Este ensayo proporcionó una evaluación básica de hemocompatibilidad.
Los autores encontraron que HLAA se adherían al tejido cardíaco y vascular. El HLAA fue biocompatible con el epicardio de rata durante un período de 14 días, sin alteración de la función cardíaca subyacente. Se observó el cierre efectivo de un defecto transmural en la pared del ventrículo izquierdo en rata a pesar que HLAA se aplicó en un corazón latente, con exposición a la sangre y a presión sistémica. También se logró con éxito la unión in situ de un parche HLAA al septo intraventricular de corazón. Los parches mantuvieron la adherencia septal a pesar de estar sometidos a presiones arteriales suprafisiológicas y a ritmos cardíacos.
Aunque los selladores de tejidos han existido desde hace más de 60 años, en las últimas dos décadas ha habido un crecimiento dramático en el desarrollo de alternativas a las suturas y a sistemas de fijación de materiales, utilizados como medio para extender las capacidades de curación de heridas locales. En términos generales, los selladores actualmente en uso clínico o de laboratorio, pueden aplicarse externa o internamente, pueden consistir en materiales naturales (por ejemplo, fibrina), materiales naturales modificados (por ejemplo, proteínas de mejillón), o materiales sintéticos, pueden funcionar como simples pegamentos (de modo que curen rápidamente) o como materiales desecados capaces de reconstituir y sellar, pueden servir como barreras de adhesión o hemostáticos, y pueden actuar como sistemas duales capaces de adherirse y liberar fármacos. A mediados de la década de 1990, un fluido fotoactivado, similar a HLAA y basado en polietilenglicol fue aprobado por la Administración de Alimentos y Medicamentos, pero este agente es hidrofílico y requiere una preparación y "rugosidad superficial" del tejido subyacente para que se produzca una mayor adhesión.
El HLAA es un sellador de avanzada que ofrece muchas propiedades deseables. Su naturaleza fluida permite que se intercalen en los intersticios del tejido, aumentando el área superficial para la unión y actuando como un sistema físico-químico tipo "llave de bloqueo" (fig. 1). La interdigitación puede lograrse sin preparación de la superficie o cebado. La capa de HLAA actúa como un eficaz sello y barrera, previniendo la entrada de fluido, sangre y células inflamatorias en la zona. También parece ser trombogénico, una característica importante cuando se coloca por vía intravascular (fig. 2). Por último, las propiedades cohesivas y elastoméricas de HLAA proporcionan un grado de coincidencia de cumplimiento (es decir, sus características son similares a las del tejido huésped), lo que es particularmente valioso en el entorno de aplicaciones intravasculares.
Debido a los rápidos avances de las tecnologías cardiovasculares mínimamente invasivas y percutáneas (por ejemplo, el uso de válvulas de stent e injertos de stent y la utilización de clips, parches, oclusores, pavimentación endoluminal [el recubrimiento de la superficie luminal del vaso], y los dispositivos de ayuda ventricular), existe una creciente necesidad de poseer un eficaz adhesivo hemostático y hemocompatible, que facilite la implementación efectiva de estas tecnologías. Estudios tales como el reportado por Nora Lang y colegas representan avances hacia el cumplimiento de esta necesidad.
Fuente bibliográfica
Sticking with Synthetic Tissue Sealants
Danny Bluestein, Ph.D., and Marvin J. Slepian, M.D.
Department of Biomedical Engineering, Stony Brook University, Stony Brook, NY (D.B.); and the Sarver Heart Center, University of Arizona, Tucson (M.J.S.).
DOI: 10.1056/NEJMcibr1400477
