Scienziati dei materiali della Nanyang Technological University, Singapore (NTU Singapore) ha inventato un nuovo tipo di colla chirurgica che può aiutare a unire i vasi sanguigni e chiudere le ferite più velocemente e può anche servire come piattaforma per la somministrazione di farmaci antidolorifici.

In un articolo pubblicato su Elsevier's Biomateriali a luglio in collaborazione con i medici del Singapore General Hospital (SGH), i ricercatori della NTU hanno dimostrato che la loro colla può legare i tessuti molli inclusi muscoli e vasi sanguigni, anche quando le loro superfici sono bagnate.

Denominato CaproGlu, viene attivato da una bassa dose di luce ultravioletta (UV) che lo polimerizza in pochi secondi, trasformandolo da una colla liquida in una biogomma solida ma flessibile, un materiale biocompatibile che può essere riassorbito dal tessuto dopo poche settimane.

Il team ha dimostrato in esperimenti su animali che i vasi sanguigni possono essere ricongiunti con solo quattro punti e un involucro di rete immerso in CaproGlu, rispetto ai soliti otto punti necessari per una giunzione affidabile e senza ostacoli. Gli autori stimano che ciò ridurrà i tempi dell'intervento chirurgico del 25%, poiché i chirurghi dedicano meno tempo e fatica a ricucire vasi sanguigni e tessuti.

Come dimostrato da esperimenti su animali, CaproGlu può essere utilizzato anche per somministrare anestetici locali o farmaci antidolorifici ai tessuti del corpo, che può essere utile sia durante che dopo un'operazione e ridurrebbe la necessità di somministrare farmaci antidolorifici in seguito.

A differenza degli attuali bio-adesivi, che richiedono la miscelazione di due sostanze chimiche prima dell'uso, CaproGlu è una soluzione di gel liquido monocomponente pronta per l'uso.

Autori principali del documento, Professore Associato Terry W.J. Steele e Senior Research Fellow Dr. Ivan Djordjevic, ha sottolineato che la maggior parte degli adesivi chirurgici disponibili sul mercato non funzionano in acqua o in ambienti umidi come quelli presenti nel corpo umano.

"Per far funzionare la nostra colla fotoattivata sui tessuti bagnati, abbiamo progettato la nostra colla per rimuovere prima l'acqua dalla superficie e quindi consentire l'adesione alle superfici disidratate, ", ha affermato Assoc Prof Steele.

"Questo vantaggio unico di essere in grado di legare con elevata resistenza in un ambiente umido, oltre ad essere biocompatibile, è ciò che rende CaproGlu così adatto all'uso in applicazioni mediche e chirurgiche."

La forza di adesione di CaproGlu è stata confrontata con altri bioadesivi commerciali sul mercato ed è risultata essere da tre a sette volte più forte, ed è alla pari con la resistenza al taglio del collagene e del tessuto muscolare che si trova nel corpo umano.

Benefici di CaproGlu

Inventato da Assoc Prof Steele e Dr. Djordjevic della NTU School of Materials Science and Engineering, CaproGlu combina due ingredienti in una formulazione monocomponente che non necessita di additivi.

Il primo è il policaprolattone, un polimero biodegradabile che è stato approvato dalla Food and Drug Administration degli Stati Uniti per applicazioni specifiche utilizzate nel corpo umano, e il secondo:diazirina, una molecola sensibile alla luce che può formare forti legami quando attivata.

Nel loro articolo di ricerca pubblicato sulla rivista scientifica Biomateriali , gli scienziati hanno dimostrato come CaproGlu potrebbe essere utilizzato come parte di un nuovo metodo chirurgico, dove le suture vengono utilizzate in combinazione con una colla. Invece degli otto punti convenzionali necessari per unire le due estremità di un vaso sanguigno in un coniglio, hanno usato quattro punti e avvolto le estremità del vaso con una rete biodegradabile imbevuta di CaproGlu e curata con una piccola dose di luce UV che ha reticolato gli amminoacidi sulla superficie del tessuto

Di conseguenza, il sanguinamento dall'arteria subito dopo la procedura era paragonabile a quello che si osserva dai punti di sutura convenzionali. Quando raccolto sette giorni dopo, l'arteria ha dimostrato di essere completamente guarita.

In un esperimento separato, i chirurghi hanno inserito CaproGlu caricato con anestetici all'interno dei polpacci dei ratti e li hanno curati con luce UV prima che la ferita fosse chiusa con punti di sutura convenzionali.

Gli scienziati hanno confrontato l'attività di questi ratti con altri due controlli:ratti che avevano ricevuto solo anestetici e ratti che avevano ricevuto CaproGlu senza anestetici. Non hanno trovato alcun impedimento visibile al movimento per i ratti che avevano anestetici e CaproGlu caricati con anestetici, suggesting that CaproGlu is successful in delivering local anesthetics over time and could be a useful way to extend local anesthesia beyond its current limits and also to act as a drug delivery platform for medication such as anticoagulants to prevent excessive blood clotting.

The team also observed that there were no discernible side effects to the animals which had CaproGlu implanted in their skin, which suggested that it is safe and biocompatible as expected. Since the bioadhesive dissolves and resorbs within weeks, no follow up clinical visits would be required for its removal.

Stable shelf life after sterilization

A big challenge for bioadhesives on the market today is to cope with the standard method by which surgical grade equipment and disposables are sterilized using gamma irradiation.

The gamma sterilization process destroys proteins and activates bonding in both acrylate and epoxy adhesives.

Unlike other surgical adhesives available on the market, CaproGlu's protein-free formulation exploits new crosslinking chemistry unaffected by gamma sterilization.

The light-activated bonding mechanism forms chain links to amino acids at the nanoscale level, even after several months of storage and gamma sterilization, thus making CaproGlu's production and commercialisation potentially less costly than those based on proteins and acrylates.