Stents o grapas de metal que se desintegran a pedido podrían eliminar procedimientos quirúrgicos

Actualmente, los stents esofágicos se dejan en el cuerpo de forma permanente o se retiran endoscópicamente cuando ya no se necesitan. Dichos stents a menudo están hechos de metales como el nitinol, una aleación de níquel y titanio. Ahora, los investigadores han aprovechado un fenómeno que conduce a fracturas en el metal para diseñar dispositivos médicos, como stents, que podrían usarse dentro del cuerpo y luego descomponerse de manera segura cuando ya no se necesiten.

Investigadores del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT, Boston, MA, EUA) demostraron que los dispositivos biomédicos hechos de aluminio pueden desintegrarse al exponerlos a un metal líquido conocido como galio-indio eutéctico (EGaIn). En la práctica, esto podría funcionar pintando el líquido sobre las grapas utilizadas para mantener unida la piel, por ejemplo, o administrando micropartículas de EGaIn a los pacientes. Provocar la desintegración de dichos dispositivos de esta manera podría eliminar la necesidad de procedimientos quirúrgicos o endoscópicos para extraerlos, dicen los investigadores.

Para crear dispositivos que pudieran romperse a pedido dentro del cuerpo, el equipo del MIT se inspiró en un fenómeno conocido como fragilización del metal líquido. Este proceso ha sido bien estudiado como una fuente de fallas en estructuras metálicas, incluidas las hechas de zinc y acero inoxidable. Un tipo de metal líquido que puede inducir la fragilización es el galio. Para este estudio, los investigadores utilizaron galio-indio eutéctico, una aleación de galio que los científicos han explorado para una variedad de aplicaciones en biomedicina, así como en energía y electrónica flexible. Para los dispositivos en sí, los investigadores optaron por utilizar aluminio, que se sabe que es susceptible de fragilizarse cuando se expone al galio.

El galio debilita los metales sólidos como el aluminio de dos maneras. En primer lugar, puede difundirse a través de los límites de grano del metal (líneas fronterizas entre los cristales que forman el metal) provocando que se rompan piezas del metal. El equipo del MIT demostró que podían aprovechar este fenómeno mediante el diseño de metales con diferentes tipos de estructuras granulares, lo que permitía que los metales se rompieran en pedazos pequeños o se fracturaran en un punto determinado. El galio también evita que el aluminio forme una capa protectora de óxido en su superficie, lo que aumenta la exposición del metal al agua y mejora su degradación.

El equipo del MIT demostró que después de pintar con galio-indio los dispositivos de aluminio, los metales se desintegrarían en cuestión de minutos. Los investigadores también crearon nanopartículas y micropartículas de galio-indio y demostraron que estas partículas, suspendidas en líquido, también podían descomponer estructuras de aluminio. Si bien los investigadores comenzaron este esfuerzo como una forma de crear dispositivos que pudieran descomponerse en el tracto gastrointestinal, pronto se dieron cuenta de que también podrían aplicarse a otros dispositivos biomédicos, como grapas y stents.

Para demostrar las aplicaciones GI, los investigadores diseñaron un dispositivo en forma de estrella, con brazos unidos a un elastómero central por un tubo de aluminio hueco. Los medicamentos se pueden llevar en los brazos y la forma del dispositivo ayuda a que se retenga en el tracto GI durante un período prolongado. En un estudio en animales, los investigadores demostraron que este tipo de dispositivo podría romperse en el tracto GI tras el tratamiento con galio-indio. Los investigadores también demostraron que un stent de aluminio que diseñaron podría implantarse en el tejido esofágico y luego descomponerse con galio-indio. Los investigadores ahora están trabajando para ver si pueden crear dispositivos solubles a partir de nitinol y otros metales.

"Es un fenómeno realmente dramático que se puede aplicar a varios entornos", dice Giovanni Traverso, profesor asistente de desarrollo de carrera Karl van Tassel de Ingeniería Mecánica en el MIT y gastroenterólogo en el Hospital Brigham and Women's. "Lo que esto permite, potencialmente, es la capacidad de tener sistemas que no requieren una intervención como una endoscopia o un procedimiento quirúrgico para la extracción de dispositivos".

Enlaces relacionados:
MIT