Investigadores de la Universidad de California en Los Ángeles y de la Universidad de California en San Diego desarrollaron un sellador inyectable para una rápida hemostasia y adhesión de tejidos en órganos blandos y elásticos.
por Justin Jackson, Medical Xpress
Formulado con tropoelastina recombinante humana modificada con metacriloilo (MeTro) y nanoplaquetas de silicato Laponite (SN), el hidrogel diseñado demostró mejoras sustanciales en la fuerza de adhesión tisular y la eficacia hemostática en modelos preclínicos que involucraban lesiones pulmonares y arteriales.
Las lesiones en tejidos blandos , como pulmones, corazón y vasos sanguíneos , complican el cierre quirúrgico debido a su constante movimiento y elasticidad. Las suturas, alambres y grapas se fijan mecánicamente, lo que conlleva riesgo de pérdida de sangre al aplicarse a tejidos que se expanden y contraen con cada respiración o latido. Los agentes hemostáticos existentes, incluidos los selladores a base de fibrina, tienen como objetivo detener el flujo sanguíneo, pero pueden desencadenar respuestas de coagulación intensas en pacientes con trastornos de la coagulación.
Productos como los cianoacrilatos ofrecen una fuerte adhesión, pero introducen una rigidez excesiva que puede interrumpir el movimiento natural del tejido y causar efectos citotóxicos. Los hidrogeles de polímeros naturales son biocompatibles, pero a menudo carecen de la resistencia mecánica y la adhesión necesarias para sellar superficies húmedas o muy elásticas. Progel y FocalSeal, a base de polietilenglicol, presentan una elasticidad limitada y requieren tiempos de aplicación prolongados, lo que reduce su eficacia en entornos de tejido dinámico.
Los selladores de tejidos blandos que integran hemostasia, flexibilidad y adhesión siguen siendo limitados. MeTro ha demostrado previamente biocompatibilidad y propiedades mecánicas similares a las de los tejidos elásticos nativos.
Las modificaciones previas con óxido de grafeno aumentaron la tenacidad, mientras que la gelatina modificada con metacriloilo mejoró la reparación nerviosa. Sin embargo, las capacidades hemostáticas persistieron. Los SN tienen el potencial de mejorar la respuesta de coagulación, manteniendo al mismo tiempo la integridad mecánica del sellador.
En el estudio, «Cierre rápido y hemostasia de tejidos blandos rotos utilizando un sellador basado en tropoelastina humana modificada en modelos preclínicos», publicado en Science Translational Medicine , los investigadores realizaron pruebas preclínicas de un hidrogel diseñado que combina MeTro y Laponite SN para evaluar la adhesión tisular y la eficacia hemostática en tejidos blandos.
Las pruebas preclínicas incluyeron modelos de lesión arterial en ratas y de lesión pulmonar en cerdos para evaluar el rendimiento del sellador en órganos blandos y elásticos. Los investigadores midieron la fuerza de adhesión, el tiempo de coagulación y la respuesta tisular para evaluar la eficacia de la formulación MeTro/SN en condiciones fisiológicas dinámicas.
Se prepararon soluciones de prepolímero de MeTro y diversas concentraciones de SN, las cuales se reticularon mediante luz visible. Se realizaron procedimientos de lesiones en ratas y cerdos para evaluar la eficacia del sellador.
Las pruebas consistieron en mediciones ex vivo de la fuerza de adhesión en piel de cerdo, pulmón y tejido cardíaco, y se evaluó la presión de ruptura en láminas de colágeno perforadas. El rendimiento hemostático se evaluó mediante el análisis del tiempo de coagulación con sangre humana fresca tratada con hidrogeles MeTro/SN y agentes hemostáticos comerciales.
Las evaluaciones de biocompatibilidad incluyeron tinción de células vivas/muertas y análisis histológico del tejido circundante a los implantes de hidrogel MeTro/SN. Las pruebas adicionales incluyeron análisis del potencial zeta para evaluar las interacciones electrostáticas y espectroscopia de resonancia magnética nuclear para confirmar la reticulación y la composición química de la matriz de hidrogel.
Los hidrogeles MeTro/SN mostraron una mayor fuerza de adhesión y presión de ruptura en comparación con MeTro solo y selladores comerciales. En tejido pulmonar de cerdo, MeTro/SN alcanzó una fuerza de adhesión de 23 kPa, en comparación con los 12 kPa de MeTro. La presión de ruptura de los hidrogeles MeTro/SN con 1 % de SN alcanzó 3,6 kPa, superando los 2,8 kPa de MeTro.
En pruebas de presión de ruptura cardíaca ex vivo, MeTro/SN toleró presiones de 47 kPa en comparación con los 41 kPa de MeTro, lo que indica una mejor integridad estructural. Las pruebas de presión de ruptura de láminas de colágeno también mostraron una resistencia mecánica superior en las muestras tratadas con MeTro/SN.
Las pruebas hemostáticas demostraron una reducción del tiempo de coagulación en las muestras tratadas con MeTro/SN en comparación con los controles sin tratamiento. La sangre tratada con hidrogeles de MeTro/SN con un 1 % de SN coaguló en 12 minutos, mientras que la sangre sin tratamiento requirió 15 minutos. No se observó un aumento de la hemólisis, lo que indica un daño celular mínimo a pesar de la coagulación más rápida.
En el modelo de amputación de cola de rata, los hidrogeles MeTro/SN redujeron la pérdida de sangre en aproximadamente un 91% en comparación con MeTro y en un 99% en comparación con los controles no tratados.
El análisis histológico no reveló una respuesta inflamatoria significativa alrededor de los implantes MeTro/SN después de siete y 28 días en tejido subcutáneo de rata. No se observó fibrosis ni infiltración linfocitaria, lo que indica biocompatibilidad de la formulación de hidrogel.
En el modelo de lesión pulmonar porcina, los hidrogeles MeTro/SN mantuvieron la integridad del sello y evitaron la pérdida de sangre durante 14 días bajo presión fisiológica. No se observó desprendimiento significativo ni daño tisular durante las pruebas de presión, lo que confirma la estabilidad adhesiva del hidrogel en entornos tisulares dinámicos.
Los investigadores concluyen que los hidrogeles MeTro/SN proporcionan un sellado y hemostasia eficaces en tejidos blandos y elásticos, a la vez que mantienen la biocompatibilidad en modelos preclínicos . La mayor fuerza de adhesión y la presión de ruptura en tejidos pulmonares y arteriales indican su potencial para su aplicación clínica en lesiones traumáticas donde los selladores convencionales no se adhieren en condiciones dinámicas.
La integración de SN redujo el tiempo de coagulación sin inducir respuestas inflamatorias, lo que respalda el potencial del hidrogel para una intervención rápida en heridas hemorrágicas. El análisis de biocompatibilidad demostró una respuesta inmunitaria y un daño tisular mínimos tras la implantación, lo que sugiere un perfil de bajo riesgo para su aplicación clínica.
Más información: Mahsa Ghovvati et al., Cierre rápido y hemostasia de tejidos blandos rotos mediante un sellador modificado a base de tropoelastina humana en modelos preclínicos, Science Translational Medicine (2025). DOI: 10.1126/scitranslmed.adr6458
Leyenda foto principal: Tinción inmunofluorescente de macrófagos (CD68, verde) y núcleos (DAPI, azul) en la interfaz hidrogel-tejido siete días después de incisiones arteriales en ratas. Crédito: Dra. Mahsa Ghovvati
