I ricercatori finanziati dal NIBIB hanno sviluppato nanomateriali attivati ​​dal laser che si integrano con i tessuti feriti per formare sigilli che sono superiori alle suture per contenere i fluidi corporei e prevenire l'infezione batterica.

La riparazione dei tessuti a seguito di lesioni o durante un intervento chirurgico viene convenzionalmente eseguita con suture e punti metallici, che possono causare danni ai tessuti e complicazioni, compresa l'infezione. Colle e adesivi sono stati sviluppati per affrontare alcuni di questi problemi, ma possono introdurre nuovi problemi che includono tossicità, scarsa adesione, e inibizione dei processi di guarigione naturali del corpo, come la migrazione cellulare nello spazio della ferita.

Ora, i ricercatori finanziati dal NIBIB dell'Arizona State University stanno sviluppando una nuova tecnologia sigillante che suona un po' come la fantascienza:i nanosigillanti attivati ​​dal laser (LANS).

"LANS migliorano i metodi attuali, perché sono significativamente più biocompatibili delle suture o delle graffette, " spiega David Rampulla, dottorato di ricerca, direttore del programma NIBIB in Biomateriali. "Una maggiore biocompatibilità significa che hanno meno probabilità di essere visti come estranei, sostanza irritante, che riduce la possibilità di una reazione dannosa da parte del sistema immunitario."

Però, la biocompatibilità non implica semplicità. Il gruppo Arizona ha sviluppato questa tecnologia scegliendo e testando con cura i materiali contenuti nel sigillante e il tipo specifico di luce laser necessaria per attivare il sigillante senza causare danni ai tessuti collaterali indotti dal calore.

Il sigillante è fatto di seta biocompatibile che è incorporata con minuscole particelle d'oro chiamate nanobarre. Il laser riscalda i nanotubi d'oro per attivare il sigillante di seta. Una volta attivato, il nanosigillante della seta ha proprietà speciali che lo fanno entrare delicatamente o "interdigitare" con le proteine ​​dei tessuti per formare un sigillo robusto. L'oro è stato utilizzato perché si raffredda rapidamente dopo il riscaldamento laser, minimizzando qualsiasi danno tissutale periferico dovuto all'esposizione prolungata al calore.

Sono stati sviluppati due tipi di LANS a forma di disco. Uno è resistente all'acqua per l'uso in ambienti liquidi, come un intervento chirurgico per rimuovere una sezione di intestino canceroso. Il sigillante deve eseguire in un ambiente liquido per riattaccare le estremità dell'intestino. Un sigillo a prova di perdite è fondamentale per garantire che i batteri nell'intestino non penetrino nel flusso sanguigno dove possono provocare la grave infezione del sangue nota come sepsi.

I LANS resistenti all'acqua sono stati testati per la riparazione di campioni di intestino di maiale. Rispetto all'intestino suturato e incollato, il LANS ha mostrato una resistenza superiore nei test di pressione di scoppio, misurato pompando fluido nell'intestino. Nello specifico, la capacità della LANS di contenere il liquido sotto pressione era simile all'intestino sano e sette volte più forte delle suture. LANS ha anche impedito la fuoriuscita di batteri dall'intestino riparato.

L'altro tipo di LANS si mescola con l'acqua per formare una pasta che può essere applicata alle ferite superficiali sulla pelle. Questo tipo è stato testato sulla riparazione di una ferita della pelle di topo e confrontato sia con la pelle suturata che con la pelle riparata con una colla adesiva. I LANS sono stati trasformati in una pasta, applicato sulla pelle tagliata e attivato con il laser intorno ai margini del sigillante.

Due giorni dopo l'applicazione, il LANS ha determinato un aumento significativo della resistenza della pelle rispetto alla colla o alle suture. Inoltre, la pelle aveva meno neutrofili e detriti cellulari, che indicano che c'era meno di una reazione immunitaria alla LANS.

"I nostri risultati hanno dimostrato che la nostra combinazione di nanomateriali che integrano i tessuti, insieme alla ridotta intensità di calore richiesta in questo sistema è una tecnologia promettente per un eventuale utilizzo in tutti i campi della medicina e della chirurgia, " disse Kaushal Rege, dottorato di ricerca, Professore di ingegneria chimica presso l'Arizona State e autore senior dello studio. "Oltre a mettere a punto i parametri di legame fotochimico del sistema, stiamo ora testando formulazioni che consentiranno il caricamento e il rilascio di farmaci con diversi farmaci e con diversi profili di rilascio temporizzato che ottimizzano il trattamento e la guarigione".