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Como parte de um esforço colaborativo, cientistas do Terasaki Institute for Biomedical Innovation (TIBI) empregaram química inventiva para produzir um biomaterial injetável com força adesiva, elasticidade e tenacidade significativamente melhoradas. Este hidrogel à base de gelatina quimicamente modificado tinha características atraentes, incluindo gelificação rápida à temperatura ambiente e níveis ajustáveis de adesão. Este biomaterial de engenharia personalizada é ideal como selante de feridas cirúrgicas, com sua adesão e injetabilidade controláveis e sua aderência superior a uma variedade de superfícies de tecidos e órgãos.
A fim de fornecer fechamento para feridas cirúrgicas, o material deve fornecer vedação eficaz em superfícies de tecido úmidas e escorregadias, que variam em forma e podem envolver movimento de tecido (um pulmão em expansão, por exemplo) ou texturas quebradiças. A aplicação e a eficácia do selante também devem estar dentro de um prazo adequado para procedimentos cirúrgicos.
Métodos padrão de sutura e grampeamento podem ser ineficazes e demorados e podem resultar em aumento da perda de sangue. Outros métodos que usam selantes bioadesivos à base de fibrina são caros, apresentam adesão insuficiente e podem ser propensos à transmissão viral.
Curativos comerciais à base de gelatina, embora ofereçam biocompatibilidade, baixo custo e eficácia hemostática, carecem de força adesiva devido à fragilidade inerente. Esforços anteriores para resolver problemas de má adesão foram feitos por meio da funcionalização com catecol, um composto natural que pode conferir capacidades adesivas quando ligado à gelatina. No entanto, o pequeno número de sítios de ligação na gelatina resulta em um nível limitado de adesão que pode ser ativado pela funcionalização do catecol.
Os pesquisadores escolheram o ácido cafeico (CA), um composto contendo catecol encontrado no café e no azeite, para aumentar a eficácia da adesão tecidual da gelatina. Eles primeiro oxidaram o CA para produzir oligômeros de CA (CAO), que envolvem um pequeno número de unidades repetidas de catecol. O acoplamento desses derivados de CA à gelatina ampliou a ligação química dos grupos catecol e aumentou sua função adesiva.
O selante bioadesivo desenvolvido tinha força adesiva superior, elasticidade, tenacidade e capacidade de injeção, juntamente com a capacidade de gelificação rápida quando aplicado no local da ferida e mostrou adesão estável em condições fisiológicas.
Além disso, os selantes foram projetados para aderir ao tecido de maneira seletiva. Isso é fundamental para um selante eficaz, pois é necessário haver uma ligação firme na interface selante-tecido e não ligar na face oposta do selante, que é exposta ao ambiente corporal.
Testes de validação usando o novo selante em folhas de colágeno úmidas, bem como experimentos de pressão de ruptura para testar os limites de sua força adesiva, demonstraram sua eficácia e provaram o contrário de relatórios anteriores sobre os efeitos prejudiciais da química oxidativa.
Experimentos conduzidos em feridas de pulmão, coração e bexiga de porcos mostraram que o novo selante tinha força adesiva uma ordem de grandeza maior do que os selantes comerciais à base de gelatina; o selante também permaneceu afixado à superfície do tecido mesmo após raspagem e torção experimentais.
O novo selante também se mostrou biocompatível. Além disso, demonstrou ter capacidades de carregamento e liberação de drogas e pode promover efeitos antioxidantes benéficos para a cicatrização de feridas. Essa estratégia versátil pode ser adaptada como uma abordagem poderosa para conferir forte adesão a outros biomateriais.
“Nossa equipe utilizou química manipulativa e estratégica para melhorar significativamente a força adesiva e a versatilidade em biomateriais”, disse Ali Khademhosseini, diretor e CEO da TIBI. “Isto cria possibilidades excitantes para uma gestão de feridas cirúrgicas mais eficaz na clínica.”
Os autores são: Hossein Montazerian, Elham Davoodi, Alireza Hassani Najafabadi, Reihaneh Haghniaz, Avijit Baidya, Nasim Annabi, Ali Khademhosseini e Paul S. Weiss.
Este trabalho foi financiado pelos Institutos Nacionais de Saúde (1R01EB023052-01A1 e 1R01HL140618-01).
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