Una forma nueva y sencilla de controlar la adherencia de los adhesivos médicos mediante ultrasonido elimina la necesidad de utilizar productos químicos potencialmente tóxicos para aumentar la bioadhesión. La técnica, desarrollada por investigadores de McGill University en canada y ETH Zurich en Suiza, podría resultar invaluable para aplicaciones como la reparación de tejidos, la curación de heridas, la electrónica portátil y la administración de medicamentos.
Los vendajes y los apósitos no suelen adherirse bien a la piel húmeda. La ecografía podría ayudar a superar este problema, no sólo en la piel sino en muchos otros tejidos, incluidas las membranas mucosas y la aorta, explica el autor principal. zhenwei ma, ahora en la Universidad de Harvard y la Universidad de Columbia Británica.
En su trabajo, los investigadores utilizaron microburbujas inducidas por ultrasonidos de baja frecuencia para hacer que los adhesivos fueran más pegajosos. Las ondas “hierven” localmente el líquido de una imprimación adhesiva esparcida sobre el sustrato del tejido (una solución que contiene quitosano, gelatina o celulosa), formando burbujas de vapor que crecen y colapsan violentamente hacia la superficie del tejido. "Luego se aplicaron parches de hidrogel hechos de poliacrilamida o poli(N-isopropilacrilamida) combinados con alginato en la región tratada para lograr una fuerte adhesión", explica Ma.
"Este movimiento da como resultado interacciones mecánicas que empujan transitoriamente los adhesivos hacia la piel y otros tejidos para una bioadhesión más fuerte", dice Ma. Mundo de la física. "Simplemente ajustando la intensidad del ultrasonido y maniobrando la sonda de ultrasonido utilizada para crear las burbujas, podemos controlar, con mucha precisión, la adherencia de las vendas adhesivas".
Los investigadores probaron su técnica en tejido de ratas y cerdos. Descubrieron que el ultrasonido amplificaba la energía de adhesión entre el tejido y el hidrogel hasta 100 veces y aumentaba el umbral de fatiga interfacial entre los dos hasta 10 veces. De hecho, midieron energías de adhesión de más de 2000 J/m.2 para la piel, alrededor de 295 J/m2 para mucosa bucal y alrededor de 297 J/m2 para aorta. En comparación, las energías de adhesión de los hidrogeles no sometidos a ultrasonidos fueron de aproximadamente 50, 12 y 17 J/m.2, respectivamente.
Cavitación inducida por ultrasonido
Los cálculos de modelado teórico del equipo sugieren que el principal mecanismo subyacente a esta bioadhesión es la cavitación inducida por ultrasonido, que impulsa e inmoviliza los cebadores de anclaje en el tejido. Es el entrelazado mecánico y la interpenetración de estos anclajes lo que en última instancia produce una fuerte adhesión entre el hidrogel y el tejido sin necesidad de unión química.
La etiqueta adhesiva de ultrasonido proporciona imágenes continuas de los órganos internos.
Los adhesivos también podrían usarse para administrar fármacos a través de la piel. "Esta tecnología de cambio de paradigma tendrá grandes implicaciones en muchas ramas de la medicina", afirma Ma. "Estamos muy entusiasmados de trasladar esta tecnología a aplicaciones clínicas para la reparación de tejidos, la terapia del cáncer y la medicina de precisión".
Además de la controlabilidad sin precedentes de la fuerza de la bioadhesión, los investigadores dicen que su técnica permitirá utilizar muchos más tipos de materiales como vendajes, apósitos e interfaces con tejido biológico. Esto inevitablemente ampliará los potenciales campos de aplicación, afirman.
Los investigadores informan de su trabajo en Ciencia:.
