Los recientes avances en materia blanda biomédica han ofrecido una buena oportunidad para diseñar varios tipos de procesos de diagnóstico y tratamiento con una invasión mínima. Aunque se han logrado grandes avances en el campo de los biomateriales, como los bioadhesivos, los biosensores y la bioelectrónica, los procedimientos intervencionistas aún están limitados por muchos obstáculos, como la mala biocompatibilidad, el desajuste mecánico con los tejidos circundantes y la acumulación microbiana inesperada en entornos biológicos complejos.
En este sentido, un estudio dirigido por el Prof. Hongbo Zeng (Departamento de Ingeniería Química y de Materiales, Universidad de Alberta) y el Prof. Ning Gu (Laboratorio Clave de Nanjing para Información Cardiovascular e Ingeniería de la Salud, Facultad de Medicina, Universidad de Nanjing) se ha centrado en investigar hidrogeles que imitan la barrera biológica para la reconstrucción de órganos.
Los adhesivos de hidrogel se vienen utilizando ampliamente en cirugía clínica para la reparación de heridas y la unión de dispositivos debido a su red blanda tridimensional, que imita de cerca el tejido biológico
La reparación de las barreras fisiológicas después de la cirugía, especialmente la reconstrucción de las barreras de órganos como el epicardio y el epitelio gastrointestinal, es crucial para la recuperación posoperatoria integral. Los adhesivos de hidrogel se vienen utilizando ampliamente en cirugía clínica para la reparación de heridas y la unión de dispositivos debido a su red blanda tridimensional, que imita de cerca el tejido biológico.
Por tanto, así como las suturas y las grapas revolucionaron la cirugía en el pasado, los bioadhesivos de hidrogel se han convertido en una de las tecnologías más prometedoras en la práctica quirúrgica moderna. No en vano, los hidrogeles son redes poliméricas tridimensionales (3D) que retienen una gran cantidad de agua. Debido a sus redes reticuladas física y químicamente, los hidrogeles exhiben propiedades mecánicas similares a las de los tejidos blandos, ya que son la combinación de fluidez viscosa y solidez elástica (comportamiento viscoelástico).
Los investigadores han propuesto los bioadhesivos de hidrogel Janus con diseños de superficie asimétricos únicos como una solución confiable y biocompatible, que imitan las características estructurales de las barreras biológicas naturales
Mientras tanto, los iones y electrones móviles en los hidrogeles los convierten en candidatos ideales como plataformas blandas conductoras que se acoplan con otros componentes electrónicos para ensamblar componentes electrónicos basados en hidrogeles. Sin embargo, pese a su eficacia demostrada, los hidrogeles actuales utilizados como implantes blandos aún están limitados por funciones superficiales simétricas inadecuadas, que pueden provocar complicaciones y trastornos posoperatorios.
Para abordar este problema, los investigadores han propuesto los bioadhesivos de hidrogel Janus con diseños de superficie asimétricos únicos como una solución confiable y biocompatible, que imitan las características estructurales de las barreras biológicas naturales. Al coordinar las estructuras y funciones de la superficie, los hidrogeles Janus ofrecen grandes oportunidades para la aplicación clínica.
Si bien se han publicado muchos métodos innovadores para construir hidrogeles Janus que imitan las barreras biológicas naturales, su aplicación clínica requiere una convergencia multidisciplinaria
De hecho, ya se han desarrollado con éxito para aplicaciones teranósticas relacionadas con la hemostasia, el sellado de tejidos, el tratamiento de heridas crónicas y la medicina regenerativa, y su potencial para mejorar los resultados de los pacientes. Los hidrogeles Janus, como un nuevo tipo de interfaz artificial interactiva con tejidos, todavía están en sus inicios. Si bien se han publicado muchos métodos innovadores para construir hidrogeles Janus que imitan las barreras biológicas naturales, su aplicación clínica requiere una convergencia multidisciplinaria.
De esta manera, el estudio analiza primero los conceptos fundamentales de las funcionalidades de la superficie de los hidrogeles y los métodos para diseñar la química y la geometría de la superficie. Estos métodos se aplican para desarrollar hidrogeles Janus con propiedades superficiales distintivas, lo que amplía su utilidad como interfaces bioadhesivas en entornos fisiológicos complejos en una variedad de procedimientos clínicos.
“Con la mejora de la comprensión de las barreras fisiológicas, creemos que el sueño de que los hidrogeles Janus se utilicen ampliamente como implantes blandos en medicina se hará realidad”, concluyen los investigadores.