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Para garantir que as feridas permaneçam bem fechadas no abdômen após a cirurgia, os pesquisadores da Empa e da ETH Zurich desenvolveram um adesivo com função de sensor. O adesivo de polímero avisa antes da ocorrência de vazamentos perigosos em suturas no trato gastrointestinal, enquanto fecha as áreas por conta própria. Um novo material agora permite um diagnóstico de vazamento rápido, fácil e não invasivo. A equipe publicou recentemente suas descobertas na revista Ciência Avançada.
Após a cirurgia na cavidade abdominal, eles são temidos: vazamentos nas suturas onde o conteúdo do trato digestivo pode escorrer para o abdômen. “Ainda hoje, esses vazamentos são uma complicação com risco de vida”, explica Inge Herrmann, pesquisadora do Empa e professora de Sistemas Nanoparticulados da ETH Zurich. A ideia de selar tecidos suturados na cavidade abdominal com gesso já chegou às salas de cirurgia. O problema é que o sucesso clínico nem sempre é garantido e varia de acordo com a adesão do tecido. Isso ocorre porque os adesivos feitos de material contendo proteínas se dissolvem muito rapidamente quando entram em contato com os sucos digestivos. Motivados por esse problema, Inge Herrmann e Andrea Schlegel, cirurgiã do Hospital Universitário de Zurique, tiveram a ideia de desenvolver uma solução nova e inovadora.
Ensinando o patch a “ver”
Enfrentando o desafio, Alex Anthis, orientado por Herrmann do Laboratório de Interações de Biologia de Partículas da Empa em St. Gallen e do Laboratório de Engenharia de Sistemas de Nanopartículas da ETH Zurich, desenvolveu pela primeira vez um adesivo de polímero de hidrogel que evita sucos digestivos altamente ácidos e resíduos de alimentos carregados de germes de escapar do trato digestivo e desencadear peritonite ou mesmo envenenamento do sangue com risco de vida (sepse).
Mas os pesquisadores do Empa quiseram ir um pouco além: “Os cirurgiões nos disseram que ficam de olho no campo cirúrgico mesmo durante os procedimentos mais complicados – mas assim que a cavidade abdominal é fechada, eles ficam “cegos” e pode não notar vazamentos até que seja tarde demais”, diz Anthis. Para que o adesivo de hidrogel “aprenda a ver”, a equipe trabalhou com hospitais na Suíça e parceiros de pesquisa internacionais para desenvolver uma solução: o adesivo é equipado com sensores não eletrônicos, que já dão um “alarme” antes dos sucos digestivos pode vazar para a cavidade abdominal. Os pesquisadores relataram esta nova tecnologia na revista Natureza Comunicações.
Bolhas de gás no ultrassom
O novo material alcança a “visão” por meio de uma reação sensível às mudanças no valor do pH e à ocorrência de certas proteínas nas proximidades da ferida. Dependendo da localização do vazamento, a reação ocorre em minutos ou algumas horas. Até agora, os profissionais de saúde tiveram que confiar nas reações físicas dos afetados ou nos exames laboratoriais que ocorrem muito mais tarde – ambas as indicações podem chegar tarde demais para fornecer uma indicação clara de vazamento na costura.
O patch sensor, por outro lado, permite detectar o fluido digestivo que escapa em caso de vazamento devido à sua estrutura composta. Por exemplo, o suco gástrico ácido reage com o material do sensor de forma que finas bolhas de gás aparecem na matriz do adesivo. As bolhas podem então ser visualizadas usando ultrassom. “Os adesivos podem ser equipados com sensores feitos sob medida para diferentes partes do trato digestivo”, diz Anthis. Além disso, o adesivo pode até liberar medicamentos, se necessário, como agentes antibacterianos.
Sensor com uma forma atraente
Em seu desenvolvimento mais recente, Benjamin Suter, pesquisador do Empa e do ETH Zurich, juntamente com Anthis e Herrmann, equiparam o patch com recursos adicionais: a resposta do sensor agora também implica uma mudança visível durante um exame do paciente usando tomografia computadorizada (TC). Se o local operado estiver vazando, os desvios de contraste nas imagens de ultrassom e TC indicam um vazamento. Essa detecção também é facilitada pela nova composição de material do sensor integrado, que, graças a um composto de óxido de tântalo insolúvel, pode ser moldado em uma forma adequada que seja visível no processo de imagem. Ao entrar em contato com o fluido digestivo, muda sua forma, por exemplo, de circular para anelar. “No futuro, um sensor cuja forma se destaca claramente das estruturas anatômicas em imagens de TC e ultrassom pode reduzir a ambiguidade de diagnósticos de vazamentos iminentes”, diz o líder da equipe Inge Herrmann.
Super cola biocompatível
Além disso, o material possui as propriedades necessárias para o fechamento de feridas: uma ligação estável ao tecido, formação de redes e estabilidade contra fluidos digestivos. Desta forma, a super cola biocompatível e econômica, que consiste em grande parte de água, pode não apenas reduzir o risco de complicações após a cirurgia abdominal, mas também encurtar as internações hospitalares e economizar custos de saúde. “O projeto do adesivo intestinal já está atraindo muito interesse da classe médica”, relata Herrmann. Agora é importante avançar na aplicação da inovação clinicamente relevante na prática.
Jovem investigador premiado
A equipe de pesquisa está atualmente fundando uma start-up, a Veltist. Como um spin-off da ETH Zurich e da Empa, a futura empresa Medtech visa desenvolver e trazer para o mercado materiais destinados a contribuir para o fechamento ideal de feridas e melhorar a cicatrização em cirurgia, ajudando assim a evitar as temidas complicações de sepse ou peritonite. Além do Prêmio MaP 2022 da ETH Zurich pela melhor dissertação na área de Materiais e Processos, Alexandre Anthis também recebeu uma das cobiçadas ETH Pioneer Fellowships, bem como o Empa Research Award 2021.
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