Un gel pulverizable podría hacer que las cirugías mínimamente invasivas sean más sencillas y seguras
Aplicado durante procedimientos endoscópicos, el nuevo gel atomizado, que ha sido bautizado como GastroShield, podría ayudar a prevenir complicaciones quirúrgicas como hemorragias y desgarros de tejidos gastrointestinales debilitados y dañados.
Por Anne Trafton / MIT News
Investigadores del MIT han desarrollado un nuevo gel, GastroShield, que se puede rociar sobre los sitios quirúrgicos mediante un catéter, a través de un endoscopio, como se muestra en la foto. Este gel forma una capa protectora resistente pero flexible que controla y previene el sangrado retardado y refuerza mecánicamente el tejido. Crédito: cortesía de los autores.
Solo en Estados Unidos más de 20 millones de personas se someten a exámenes de colonoscopia cada año, y, en muchos de esos casos, los médicos terminan extirpando pólipos de 2 cm o más que requieren una atención adicional. Este procedimiento ha reducido en gran medida la incidencia general de cáncer de colon, pero no sin complicaciones, ya que los pacientes pueden experimentar una hemorragia gastrointestinal tanto durante como después del procedimiento.
Con la esperanza de evitar que ocurran esas complicaciones, investigadores del MIT han desarrollado un nuevo gel, que han bautizado con el nombre de GastroShield, que se puede rociar sobre las áreas quirúrgicas a través de un endoscopio. Este gel forma una capa protectora resistente pero flexible que sirve como escudo para la zona dañada. El material previene el sangrado retardado y refuerza la integridad mecánica del tejido.
"Nuestra tecnología adhesiva con capacidad de respuesta tisular está diseñada para interactuar con el tejido mediante interacciones covalentes e iónicas complementarias, así como interacciones físicas, a fin de proporcionar una protección prolongada de la lesión durante días— afirma Natalie Artzi, investigadora principal del Instituto de Ingeniería y Ciencia Médicas del MIT, profesora asociada de Medicina en la Facultad de Medicina de Harvard y autora principal del artículo. Y añade—: De este modo, pueden prevenirse complicaciones tras la extirpación de pólipos y otras heridas con riesgo de hemorragia a través del tracto gastrointestinal"
El gen proporciona protección a las heridas de tres a siete días después de la endoscopia.
En un estudio con animales, los investigadores demostraron que la aplicación GastroShield se integra perfectamente en los procedimientos endoscópicos actuales y proporciona protección a las heridas de tres a siete días. En este tiempo, el gel ayuda a cicatrizar el tejido tras la intervención quirúrgica. Artzi y otros miembros del equipo de investigación han creado una empresa llamada BioDevek que ahora planea seguir desarrollando el material para su uso en humanos.
Gonzalo Muñoz Taboada, director general de BioDevek, y Daniel Dahis, científico principal de BioDevek, son los autores principales del estudio, que aparece publicado en la revista Advanced Materials. Elazer Edelman, catedrático Edward J. Poitras de Ingeniería y Ciencias Médicas del MIT y director del IMES, y Pere Dosta, antiguo postdoctorando en el laboratorio de Artzi, también son autores del artículo.
Geles adhesivos.
Las pruebas rutinarias de detección del cáncer de colon suelen revelar pequeños pólipos precancerosos, que pueden extirparse antes de que se conviertan en cancerosos. Para ello se suele utilizar un endoscopio. Si se produce una hemorragia durante la extirpación del pólipo, los médicos pueden cauterizar la herida para sellarla, pero este método crea una cicatriz que puede retrasar la curación y dar lugar a complicaciones adicionales.
A los investigadores se les ocurrió una combinación ganadora que incluye un polímero llamado plurónico y también dextrano oxidado. Cuando se rocían, estos materiales reaccionan instantáneamente entre sí y con el revestimiento del tracto gastrointestinal, formando un gel sólido en menos de cinco segundos. Crédito: cortesía de los autores.
Además, en algunos pacientes, la hemorragia no se produce hasta unos días después del procedimiento. Esto puede ser peligroso y puede requerir que los pacientes vuelvan al hospital para recibir tratamiento adicional. Otros pacientes pueden desarrollar pequeños desgarros que hacen que el contenido intestinal se filtre al abdomen, lo que puede provocar una infección grave que requiere una atención urgente.
Cuando es necesario reforzar el tejido, los médicos suelen insertar clips metálicos para mantenerlo unido, pero éstos no pueden utilizarse con pólipos de gran tamaño, y no siempre son eficaces. Hasta ahora, los esfuerzos por desarrollar un gel que pudiera sellar las heridas quirúrgicas no han tenido éxito, principalmente porque los materiales no podían adherirse a la zona quirúrgica durante más de vinticuatro horas.
El equipo del MIT probó docenas de combinaciones de materiales que creían que podían tener las propiedades adecuadas para este uso. Querían encontrar fórmulas que presentaran una viscosidad lo suficientemente baja como para que pudieran administrarse y pulverizarse fácilmente a través de una boquilla situada en el extremo de un catéter que encaja en el interior de los endoscopios comerciales.
Un gel resistente a los movimientos peristálticos del tubo digestivo y al paso de los alimentos.
Al mismo tiempo, al entrar en contacto con el tejido, esta formulación debería formar instantáneamente un gel resistente que se adhiriera con fuerza al tejido. También querían que el gel fuera lo bastante flexible como para resistir las fuerzas generadas por los movimientos peristálticos del tubo digestivo y el paso de los alimentos.
Los investigadores desarrollaron una combinación ganadora que incluye un polímero llamado plurónico, que es un tipo de copolímero de bloques que puede autoensamblarse en esferas denominadas micelas. Los extremos de estos polímeros contienen múltiples grupos amina, que terminan en la superficie de las micelas. El segundo componente del gel es dextrano oxidado, un polisacárido que puede formar enlaces fuertes pero reversibles con los grupos amina de las micelas de plurónico.
Cuando se rocía, estos materiales reaccionan instantáneamente entre sí y con el revestimiento del tracto gastrointestinal, formando un gel sólido en menos de cinco segundos. Las micelas que componen el gel son autocurativas y pueden absorber las fuerzas que encuentran de los movimientos peristálticos y el avance de alimentos a lo largo del tracto digestivo, rompiéndose temporalmente y luego reensamblándose.
"Para obtener un material que se adhiera a los criterios de diseño y pueda ser administrado a través de colonoscopios existentes, examinamos bibliotecas de materiales para entender cómo diferentes parámetros afectan la gelificación, adherencia, retención y compatibilidad", dice Artzi.
Una capa protectora.
El gel también puede resistir el bajo pH y la actividad enzimática en el tracto digestivo, y proteger el tejido de ese ambiente hostil mientras se cura a sí mismo, lo que subraya su potencial para su uso en otras heridas gastrointestinales con alto riesgo de sangrado, como las úlceras estomacales, que afectan más de 4 millones de estadounidenses cada año.
En pruebas en animales, los investigadores encontraron que todos los animales tratados con el nuevo gel mostraron un sellado rápido y no hubo perforaciones, fugas ni sangrado en la semana siguiente al tratamiento. El material duró unos cinco días, después de los cuales se desprendió junto con la capa superior de tejido a medida que cicatrizaban las heridas quirúrgicas.
Los investigadores también realizaron varios estudios de biocompatibilidad, y descubrieron que el gel no provocaba ningún efecto adverso.
"Una característica clave de esta nueva tecnología es nuestro objetivo de hacerla traslacional. GastroShield se diseñó para almacenarse en forma líquida en un kit listo para usar— afirma Muñoz. Y continúa—: Además, no requiere ningún tipo de activación, luz o solución desencadenante para formar el gel, con el objetivo de que su uso endoscópico sea fácil y rápido",
BioDevek trabaja ahora en el desarrollo del material para su posible uso en pacientes. Además de su posible uso en colonoscopias, este gel también podría ser útil para tratar úlceras de estómago y afecciones inflamatorias como la enfermedad de Crohn, o para administrar fármacos contra el cáncer, afirma Artzi.
Publicado con la autorización de MIT News
Fuente: Gonzalo Muñoz Taboada, Daniel Dahis, Elazer Edelman, Natalie Artzi. Sprayable Hydrogel Sealant for Gastrointestinal Wound Shielding. Advanced Materials (2024). DOI: https://doi.org/10.1002/adma.202311798
