Aproximadamente una cuarta parte de las personas con diabetes desarrollan úlceras dolorosas en los pies, que tardan en sanar debido a la falta de oxígeno en la herida debido a la alteración de los vasos sanguíneos y al aumento de la inflamación. Estas heridas pueden volverse crónicas, provocando una mala calidad de vida y una posible amputación.
por Beth Miller, Universidad de Washington en St. Louis
Jianjun Guan, profesor de ingeniería mecánica y ciencia de los materiales en la Escuela de Ingeniería McKelvey de la Universidad de Washington en St. Louis, ha desarrollado un hidrogel que administra oxígeno a una herida, lo que disminuye la inflamación, ayuda a remodelar el tejido y acelera la curación. Los resultados del trabajo, que se realizaron en un modelo de ratón, se publican el 28 de agosto en Science Advances . Ya Guan, estudiante de doctorado, y Hong Niu, investigador asociado postdoctoral, ambos en el laboratorio de Guan, son co-primeros autores.
El hidrogel de Guan entrega oxígeno a la herida usando microesferas que liberan oxígeno gradualmente para interactuar con las células a través de una enzima en su superficie que convierte lo que está dentro de la microesfera en oxígeno. El oxígeno se administra a la herida durante un período de aproximadamente dos semanas y la inflamación y la hinchazón disminuyen, lo que provoca la curación.
«El oxígeno tiene dos funciones: una, mejorar la supervivencia de las células de la piel bajo la condición de bajo oxígeno de la herida diabética; y dos, el oxígeno puede estimular las células de la piel para producir factores de crecimiento necesarios para la reparación de la herida», dijo Guan.
Los tejidos del cuerpo requieren oxígeno para sobrevivir y necesitan aún más cuando el tejido se lesiona. Si bien existen varios tratamientos para las heridas crónicas en personas con diabetes , el tratamiento más común son decenas de sesiones en una cámara de oxígeno hiperbárico, pero su efectividad es inconsistente e incluye el riesgo de toxicidad por oxígeno.
En los ratones, las heridas tratadas con el hidrogel que contiene las microesferas liberadoras de oxígeno tuvieron una mayor tasa de cierre que las heridas tratadas solo con el gel o aquellas sin tratamiento. El día 16, las heridas tratadas con el hidrogel se habían reducido al 10,7%. Los tratados con el gel solamente se redujeron al 30,4% y los que no recibieron tratamiento se redujeron al 52,2%.
Además, las heridas tratadas con el hidrogel que contiene las microesferas liberadoras de oxígeno tenían la epidermis más gruesa el día 8, pero la más delgada el día 16, lo que indica que la herida estaba cicatrizando y la inflamación se redujo.
Durante los últimos 14 años, Guan ha estado desarrollando este tipo de gel, que tiene casi 70 funciones y estructuras químicas diferentes.
«El gel es un líquido antes de ponerlo en el tejido de la piel , por lo que es fácil de mezclar en las microesferas», dijo. «Una vez que colocamos la mezcla del gel y las microesferas en la herida, se vuelve sólida porque es sensible a la temperatura; a temperaturas más bajas es un líquido y a la temperatura corporal es un sólido».
Uno de los riesgos de administrar oxígeno a las heridas es administrar demasiado, lo que crea especies reactivas de oxígeno (ROS), que pueden dañar o matar las células en niveles elevados. El hidrogel de Guan es capaz de eliminar el contenido de ROS y destruirlo, eliminando cualquier riesgo.
A continuación, el equipo de Guan planea usar el hidrogel en un modelo animal grande con la expectativa de futuros ensayos clínicos en humanos.
«Esto representa un nuevo enfoque terapéutico para acelerar la curación de las heridas crónicas de la diabetes sin medicamentos», dijo Guan. «También tiene el potencial de tratar otras enfermedades en las que el oxígeno es bajo, como la enfermedad de las arterias periféricas y la enfermedad coronaria».
