un, Rappresentazione schematica della formazione di aderenze tra due tessuti. B, Rappresentazione schematica di approcci precedenti per prevenire le aderenze utilizzando solide barriere di adesione per separare fisicamente organi e tessuti. Tali barriere di adesione fisse includono i due prodotti commerciali più noti, Seprafilm (film) e Interceed (tessuto), e idrogel reticolati covalentemente formati dalla polimerizzazione in situ di macromeri precursori. Il nostro approccio utilizza reticolazione dinamica, diradamento per taglio, idrogel polimerici autoriparanti e viscoelastici che si trovano tra organi e tessuti, permettendo a queste strutture di muoversi naturalmente. C, I nostri materiali sfruttano interazioni multivalenti e dinamiche non covalenti tra HPMC-C12 modificato idrofobicamente e PEG-PLA per formare idrogel che possono essere spruzzati con attrezzature standard, aderire al tessuto (HPMC-C12 è adesivo tissutale) e fornire una barriera viscoelastica tra organi e tessuti per inibire la formazione di aderenze. Credito: Ingegneria biomedica della natura (2019). DOI:10.1038/s41551-019-0442-z
I ricercatori della Stanford University hanno scoperto che spruzzare un gel sui tessuti interni degli animali dopo un intervento di cardiochirurgia riduce notevolmente le aderenze, bande fibrose che si formano tra organi interni e tessuti. Le adesioni possono causare gravi, anche fatale, complicazioni.
Il gel, sviluppato a Stanford per consegnare farmaci, era molto più efficace dei materiali di prevenzione dell'adesione attualmente sul mercato, hanno detto i ricercatori. Sembrava essere sicuro nello studio sugli animali.
"La differenza tra ciò che abbiamo visto dopo aver usato il gel e ciò che normalmente vediamo dopo l'intervento chirurgico è stata drastica, " disse Joseph Woo, dottore, professore e cattedra di chirurgia cardiotoracica e il Norman E. Shumway Professor.
Un documento che descrive la ricerca pubblicato il 7 agosto in Ingegneria biomedica della natura . Woo ed Eric Appel, dottorato di ricerca, un assistente professore di scienza e ingegneria dei materiali, sono gli autori anziani. Lyndsay Stapleton, uno studente laureato in bioingegneria, è l'autore principale.
Le aderenze si formano dopo il 95% degli interventi. Alcuni sono innocui, ma dopo interventi chirurgici addominali, possono torcere o comprimere l'intestino, causando blocchi potenzialmente letali. La chirurgia ginecologica può anche portare ad aderenze che causano infertilità. Nei reinterventi cardiaci, comune per i nati con difetti cardiaci, le aderenze aumentano il rischio di complicanze.
Metodi precedenti, molti fallimenti
Metodi per prevenire le aderenze, comprese le membrane animali, fogli di gomma e olio minerale, esistono da più di 100 anni, ma per lo più hanno fallito. Le attuali barriere di adesione approvate dalla Food and Drug Administration sono utilizzate raramente; sono difficili da distribuire e sono considerati inefficaci.
I ricercatori di Stanford avevano meditato a lungo su una soluzione al problema dell'adesione. Ma un giorno, quando Stapleton stava lavorando con i topi da laboratorio per sviluppare una terapia iniettabile per ridurre il danno tissutale a seguito di un attacco di cuore, Appel le ha suggerito di provare a spruzzare un idrogel di nanoparticelle polimeriche sui cuori e sui tessuti circostanti dopo l'intervento chirurgico per vedere se riduceva la formazione di aderenze. Settimane dopo, quando ha operato di nuovo gli animali, vide che non si erano formate adesioni.
"E 'stato piuttosto sorprendente, " ha detto. "Ho pensato, 'Oh wow, potremmo essere su qualcosa qui.'"
I ricercatori hanno deciso di condurre uno studio. Primo, hanno formulato quattro gel aggiuntivi con una gamma di proprietà. Quindi, dopo aver indotto attacchi di cuore nei ratti, hanno diviso casualmente gli animali in otto gruppi di trattamento:cinque che hanno ricevuto ciascuno un gel diverso, due che hanno ricevuto barriere di adesione disponibili in commercio e uno che non ha ricevuto alcun trattamento.
Quattro settimane dopo, i ratti che non avevano ricevuto alcun trattamento o una delle due barriere di adesione commerciali avevano formato aderenze dense:i loro cuori erano collegati alle pareti del torace. I ratti trattati con due dei cinque gel avevano formato aderenze da moderate a dense. I ratti trattati con gli altri tre gel se la sono cavata molto meglio, con pochissime adesioni. PNP 1:10, il gel Stapleton inizialmente provato, aderenze completamente prevenute.
I ricercatori hanno quindi testato PNP 1:10 nelle pecore, i cui cuori sono simili per dimensioni e forma ai cuori umani; hanno trovato risultati simili.
Come la maionese
PNP 1:10 era abbastanza rigido da attaccarsi, ma non tanto rigida da staccarsi dagli organi, ha detto Appel. "Era una specie di punto debole di Riccioli d'oro." Ha paragonato PNP 1:10 alla maionese:densa, ma facilmente spalmabile. Questa proprietà gli consente di essere spruzzato su un organo, ma poi di riformare immediatamente la sua forza originale.
Il gel ha anche la tensione ideale tra viscosità e scivolosità:"Copre tutte le superfici irregolari del cuore, aderente ai tessuti, ma non a se stesso, "Ha detto Woo.
Ed è flessibile, far battere il cuore:"Il gel non impedisce ai tessuti di muoversi, "Appel ha detto. "Fornisce semplicemente una barriera fisica per impedire loro di attaccarsi l'un l'altro".
PNP 1:10 si dissolve e viene assorbito dal corpo circa due settimane dopo la sua applicazione, un tempo sufficiente per la guarigione, ha detto Appel. PNP 1:10 non è approvato per l'uso in pazienti, ma è composto da componenti approvati dalla Food and Drug Administration. Nell'ambito dello studio, i ricercatori hanno testato i ratti per vedere se mostravano qualche reazione al gel; non hanno visto anomalie nei tessuti circostanti o nel sangue.
I ricercatori hanno in programma di provare il PNP 1:10 nella chirurgia addominale nei ratti. Sperano di condurre presto prove umane.
