Suturas inteligentes podrían ayudar a los pacientes a sanar después de la cirugía

Originarias de la época de la antigua Roma, las suturas cátgut, creadas a partir del colágeno purificado de bovinos, ovinos o caprinos, pero no felinos, se destacan por su resistencia y su capacidad para desintegrarse naturalmente en aproximadamente tres meses. A pesar de la disponibilidad de suturas absorbibles sintéticas, las suturas cátgut siguen en uso en varios procedimientos quirúrgicos. Ahora, los ingenieros han creado suturas "inteligentes", inspirándose en suturas antiguas. Estas no solo aseguran el tejido, sino que también detectan la inflamación y administran medicamentos. Estas nuevas suturas, basadas en tejido animal, son similares a las suturas cátgut. Sin embargo, en una adaptación moderna, los ingenieros han recubierto estas suturas con hidrogeles capaces de incorporar sensores, medicamentos o células que liberan moléculas terapéuticas. Los investigadores anticipan que estas suturas pueden ayudar a los pacientes con enfermedad de Crohn en su recuperación después de una cirugía intestinal. Además, los investigadores sugieren que estas suturas también podrían modificarse para curar heridas o cortes quirúrgicos en otras partes del cuerpo.

Un equipo de ingenieros del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT, Cambridge, MA, EUA) se dispuso a mejorar la sutura derivada de tejido preexistente mediante la creación de un material que no solo fuera resistente y absorbible, sino que también mostrara funcionalidades mejoradas como detección y administración de medicamentos. Estas suturas podrían ser particularmente beneficiosas para los pacientes con enfermedad de Crohn que requieren una extirpación parcial del intestino debido a obstrucciones causadas por cicatrices o inflamación graves. La operación consiste en volver a unir los extremos restantes del intestino después de que se haya removido una sección. Sin embargo, si el sellado no es seguro, podrían desarrollarse fugas peligrosas para el paciente. Con el objetivo de mitigar este riesgo, el equipo del MIT buscó diseñar una sutura que no solo pudiera mantener unido el tejido sino también detectar la inflamación, una indicación potencial de curación insuficiente en los intestinos resellados.

Los investigadores elaboraron sus nuevas suturas a partir de tejido de cerdo, que "descelularizaron" con detergentes para reducir la probabilidad de inflamación en el tejido del huésped. Este método dio como resultado un material libre de células conocido como "De-gut", que comprende proteínas estructurales como el colágeno y otras biomoléculas que se encuentran en la matriz extracelular que rodea las células. Después de secar y retorcer el tejido en hebras, el equipo evaluó su fuerza de tensión, una medida de cuánto estiramiento puede soportar el tejido antes de romperse, y encontró que es comparable a las suturas de cátgut disponibles en el mercado. También se observó que las suturas De-gut inducían una respuesta inmunitaria mucho menor del tejido circundante en comparación con el catgut tradicional. Luego, el equipo se propuso a mejorar el material de sutura con capacidades adicionales recubriendo las suturas con una capa de hidrogel, permitiendo la integración de varios tipos de carga: micropartículas capaces de detectar inflamación, diferentes moléculas de fármacos o células vivas.

Para la aplicación del sensor, el equipo diseñó micropartículas recubiertas con péptidos que se liberan cuando las enzimas relacionadas con la inflamación conocidas como MMP están presentes en el tejido. Estos péptidos se pueden detectar mediante un simple análisis de orina. Los investigadores también demostraron que el recubrimiento de hidrogel podría transportar medicamentos utilizados para tratar la enfermedad inflamatoria intestinal, incluido un esteroide llamado dexametasona y un anticuerpo monoclonal conocido como adalimumab. Estos medicamentos se administraron a través de micropartículas creadas a partir de polímeros aprobados por la FDA, como PLGA y PLA, que ayudan a controlar la velocidad de liberación del fármaco. Los investigadores sugieren que este método podría adaptarse para administrar otros tipos de medicamentos, como antibióticos o medicamentos de quimioterapia.

Además, estas suturas inteligentes podrían utilizarse para administrar células terapéuticas, como las células madre. Para investigar esto, los investigadores incorporaron células madre, diseñadas para expresar un marcador fluorescente, en las suturas y descubrieron que estas células permanecieron viables durante al menos siete días cuando se implantaron en ratones. Estas células también eran capaces de producir factor de crecimiento endotelial vascular (FCEV), un factor de crecimiento que estimula el crecimiento de células sanguíneas. Los investigadores ahora se están enfocando en más pruebas de estas aplicaciones potenciales, así como en aumentar el proceso de producción de estas suturas. También planean investigar el potencial del uso de estas suturas en regiones del cuerpo más allá del tracto gastrointestinal.

“Lo que tenemos es una sutura bioderivada y modificada con un recubrimiento de hidrogel capaz de ser un reservorio para sensores de inflamación o para medicamentos como anticuerpos monoclonales para tratar la inflamación”, dijo Giovanni Traverso, profesor asociado de ingeniería mecánica en el MIT, gastroenterólogo del Hospital Brigham and Women's y autor principal del estudio. "Sorprendentemente, el recubrimiento también tiene la capacidad de retener células que son viables durante un período prolongado".

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MIT