Un modo nuovo e semplice per controllare la viscosità degli adesivi medici utilizzando gli ultrasuoni elimina la necessità di utilizzare sostanze chimiche potenzialmente tossiche per aumentare la bioadesione. La tecnica, sviluppata dai ricercatori di McGill University in Canada e Politecnico federale di Zurigo in Svizzera, potrebbe rivelarsi prezioso per applicazioni quali la riparazione dei tessuti, la guarigione delle ferite, l’elettronica indossabile e la somministrazione di farmaci.
Bende e cerotti solitamente non aderiscono bene alla pelle bagnata. Gli ultrasuoni potrebbero aiutare a superare questo problema, non solo sulla pelle ma su molti altri tessuti, comprese le mucose e l'aorta, spiega l'autore principale Zhenwei Ma, ora all'Università di Harvard e all'Università della British Columbia.
Nel loro lavoro, i ricercatori hanno utilizzato microbolle indotte dagli ultrasuoni a bassa frequenza per rendere gli adesivi più appiccicosi. Le onde “mettono a bollire” localmente il liquido in un primer adesivo steso sul substrato tissutale (una soluzione contenente chitosano, gelatina o cellulosa), formando bolle di vapore che crescono e collassano violentemente verso la superficie del tessuto. “I cerotti idrogel costituiti da poliacrilammide o poli(N-isopropilacrilammide) combinati con alginato sono stati quindi applicati alla regione trattata per ottenere una forte adesione”, spiega Ma.
"Questo movimento si traduce in interazioni meccaniche che spingono temporaneamente gli adesivi nella pelle e in altri tessuti per una bioadesione più forte", dice Ma Mondo della fisica. “Regolando semplicemente l’intensità degli ultrasuoni e manovrando la sonda ecografica utilizzata per creare le bolle, possiamo controllare – in modo molto preciso – l’adesività delle bende adesive”.
I ricercatori hanno testato la loro tecnica su tessuti di ratti e suini. Hanno scoperto che gli ultrasuoni amplificavano l’energia di adesione tra il tessuto e l’idrogel fino a 100 volte e aumentavano la soglia di fatica interfacciale tra i due di 10 volte. Infatti, hanno misurato energie di adesione superiori a 2000 J/m2 per la pelle, circa 295 J/m2 per la mucosa buccale e circa 297 J/m2 per l'aorta. In confronto, le energie di adesione per gli idrogel non sottoposti agli ultrasuoni erano di circa 50, 12 e 17 J/m2, Rispettivamente.
Cavitazione indotta da ultrasuoni
I calcoli di modellizzazione teorica del team suggeriscono che il meccanismo principale alla base di questa bioadesione è la cavitazione indotta dagli ultrasuoni, che spinge e immobilizza i primer di ancoraggio nel tessuto. Sono l’incastro meccanico e la compenetrazione di questi ancoraggi che, in ultima analisi, producono una forte adesione tra l’idrogel e il tessuto senza la necessità di un legame chimico.
L'adesivo a ultrasuoni fornisce immagini continue degli organi interni
Gli adesivi potrebbero essere utilizzati anche per somministrare farmaci attraverso la pelle. “Questa tecnologia rivoluzionaria avrà grandi implicazioni in molti rami della medicina”, afferma Ma. “Siamo molto entusiasti di tradurre questa tecnologia per applicazioni nelle cliniche per la riparazione dei tessuti, la terapia del cancro e la medicina di precisione”.
Oltre alla controllabilità senza precedenti della forza di bioadesione, i ricercatori affermano che la loro tecnica consentirà di utilizzare molti più tipi di materiali come bende, cerotti e interfacce con il tessuto biologico. Ciò amplierà inevitabilmente i potenziali campi di applicazione, dicono.
I ricercatori riportano il loro lavoro in Scienze.
