Implantar dispositivos médicos como marcapasos en el cuerpo, suele provocan una respuesta inmune que conduce una la acumulación de tejido cicatricial, fibrosis, alrededor del implante. Esto puede provocar problemas mecánicos con el funcionamiento de los dispositivos, ya que el tejido cicatricial puede tener diferentes propiedades eléctricas en comparación con el tejido cardíaco normal. Esto puede requerir su extracción.
Ante este problema, los ingenieros del MIT han desarrollado un adhesivo de hidrogel que recubre los dispositivos que permite eliminar la fibrosis. Este adhesivo une los dispositivos al tejido y evita que el sistema inmunológico los ataque.
Xuanhe Zhao, profesor de ingeniería mecánica e ingeniería civil y ambiental del MIT, explica como a lo largo de los años el sueño de muchos grupos de investigación y empresas es implantar algo en el cuerpo que a largo plazo el cuerpo no verá, y el dispositivo puede proporcionar una funcionalidad terapéutica o de diagnóstico. “Ahora tenemos esa 'capa de invisibilidad', y esto es muy general: no hay necesidad de un medicamento, no hay necesidad de un polímero especial”.
“Ahora tenemos esa 'capa de invisibilidad', y no hay necesidad de un medicamento"
En los últimos años, el Dr. Zhao ha desarrollado adhesivos para una variedad de aplicaciones médicas. Entre ellos destacan cintas de una y dos caras que podrían usarse para curar incisiones quirúrgicas o lesiones internas. Estos adhesivos funcionan absorbiendo rápidamente el agua de los pañuelos húmedos, utilizando ácido poliacrílico, un material absorbente utilizado en los pañales. Una vez que se aclara el agua, los grupos químicos llamados ésteres NHS incrustados en el ácido poliacrílico forman fuertes enlaces con las proteínas en la superficie del tejido.
Hace varios años, Zhao junto al Dr. Hyunwoo Yuk, un ex científico investigador del MIT que ahora director de tecnología de SanaHeal, comenzaron a explorar si este tipo de adhesivo también podría ayudar a mantener los implantes médicos en su lugar y prevenir la fibrosis.
Para probar esta idea, Wu recubrió dispositivos de poliuretano con su adhesivo e implantó en ratas, y tras varias semanas, no se observó tejido cicatricial. Pruebas en otros animales confirmaron la ausencia de fibrosis hasta por tres meses.
"En el caso de los dispositivos adheridos, se produce una respuesta inflamatoria aguda porque se trata de un material extraño. Sin embargo, muy rápidamente esa respuesta inflamatoria decayó y luego, a partir de ese momento, ya no se tiene esta formación de fibrosis", declara Yuk.
La formación de tejido fibrótico en la interfaz entre los dispositivos médicos implantados y el tejido objetivo es un problema que provoca fallos en el dispositivo. David Mooney, profesor de bioingeniería de la Universidad de Harvard, explica como “la demostración de que una fuerte adhesión entre el dispositivo y el tejido evita la formación de tejido fibrótico es una observación importante que tiene muchas aplicaciones potenciales en el espacio de los dispositivos médicos”.
"Las investigaciones se han centrado en la química y la bioquímica, pero la mecánica y la física pueden desempeñar papeles equivalentes"
Durante las pruebas, los investigadores recubrieron implantes con adhesivos de hidrogel y los sumergieron en una solución que eliminaba las propiedades adhesivas de los polímeros, manteniendo su estructura química general. Después de ser implantados en el cuerpo, se produjeron cicatrices fibróticas. Esto sugiere que hay algo en la interacción mecánica entre el adhesivo y el tejido que impide que el sistema inmunológico ataque.
"Las investigaciones anteriores en inmunología se han centrado en la química y la bioquímica, pero la mecánica y la física pueden desempeñar papeles equivalentes, y debemos prestar atención a esas señales mecánicas y físicas en las respuestas inmunológicas", dice Zhao, quien ahora planea investigar más en profundidad cómo funcionan esas señales mecánicas.