CINTA: Un biodegradable hemostático pegamento Inspirado por un Compuesto ubicua en plantas para aplicación quirúrgica

El objetivo general de este protocolo es desarrollar un adhesivo hemostático biodegradable para aplicación quirúrgica inspirado en un compuesto ubicuo en las plantas. Este método puede ayudarnos a comprender el mecanismo de adhesión resistente al agua de los biomateriales, como los adhesivos tisulares y selladores en aplicaciones biomédicas. La principal ventaja de esta técnica es que el proceso de elaboración de TAPE es extremadamente sencillo, escalable y respetuoso con el medio ambiente.

Primero, prepare una solución de ácido tánico en un vial de vidrio de cuatro mililitros sobre un agitador magnético. Añada un mililitro de agua destilada y un gramo de ácido tánico con agitación a 200 rpm. Después de una hora, el ácido tánico estará completamente disuelto en una solución marrón.

A continuación, agregue un mililitro de agua destilada a un gramo de polvo de PEG y mezcle en vórtex hasta obtener una suspensión blanca. Mantenga la suspensión a 60 grados durante 10 minutos. Debe volverse completamente transparente.

Luego, regresarlo a temperatura ambiente. A continuación, en un tubo de microcentrifuga, mezclar 329 microlitros de solución de PEG con 671 microlitros de la solución de ácido tánico. Tomar el alícuota lentamente, ya que ambas soluciones son bastante viscosas.

Mezcle suavemente las soluciones hasta obtener una mezcla similar a la miel utilizando una espátula estrecha. Centrifugue la mezcla a 12.300 gs durante tres minutos en un rotor de ángulo fijo. Luego, retire cuidadosamente con pipeta la mayor cantidad posible del sobrenadante, dejando el TAPE completamente formado.

Guarde la CINTA a cuatro a ocho grados Celsius durante varias semanas. Para medir la resistencia adhesiva de la CINTA, prepare un tejido de prueba a partir de un punch de piel de biopsia porcina. Retire toda la grasa y luego prepare dos tejidos de prueba de seis milímetros de diámetro.

Aplique pegamento comercial de cianoacrilato en el lado externo de cada tejido y fije las varillas u otro objeto similar que será sujetado por la máquina de prueba. A continuación, aplique una gota de TAPE en un lado del tejido y extiéndala uniformemente entre los lados internos de los dos tejidos para unirlos. Luego, una y separe los tejidos varias veces para obtener una mezcla homogénea que cubra completamente la interfaz.

A continuación, fije las varillas al aparato de prueba. Comience aplicando una fuerza de 20 Newtons durante un minuto. Luego, separe las varillas a una velocidad de un milímetro por minuto hasta que los tejidos se desprendan completamente.

Los datos se presentan como una curva de fuerza-distancia. Para probar la resistencia de adhesión en presencia de agua, agregue 20 microlitros de agua a la zona separada entre los dos tejidos y adhiera inmediatamente las superficies húmedas con la CINTA. Repita la prueba como antes sin otros cambios.

Primero, corte un capuchón de ocho milímetros de diámetro de un tubo de microcentrífuga y péselo. A continuación, llene el capuchón con 150 miligramos de TAPE y mida el peso total. No llene el capuchón más allá del borde, que será necesario como barrera.

Añada 50 mililitros de tampón PBS al frasco de cultivo celular de 75 centímetros cuadrados. Coloque la tapa cargada en el frasco y sumerja la tapa. Incube el frasco a 37 grados Celsius en un agitador orbital ajustado a 50 rpm, pero no más alto.

En el momento deseado, retire la tapa y séquela con gas de nitrógeno. Luego, pese la tapa. A continuación, reemplace el PBS en el matraz y continúe la incubación con agitación suave hasta el siguiente punto de tiempo.

A partir de las mediciones, calcule el peso restante relativo. Comience con un ratón macho de seis semanas completamente anestesiado, probado con una compresión del dedo del pie. Asegúrese de aplicar pomada veterinaria en los ojos antes de comenzar la cirugía.

Ahora, exponga el hígado mediante una incisión abdominal media y coloque un papel de filtro de masa conocida debajo del hígado para inmovilizarlo. A continuación, punce el hígado con una aguja de calibre 18 para inducir hemorragia. Mientras absorbe la sangre con gasa estéril, aplique inmediatamente 100 microlitros de TAPE en el sitio de la incisión.

Para los controles positivos, utilice cianoacrilato o un pegamento similar y no haga nada para los controles negativos. No se necesita sutura adicional. Después de colocar el adhesivo, recoja la sangre del sitio dañado sobre el papel.

Cambie el papel cada 30 segundos durante dos minutos. Mida la masa de la sangre absorbida en los cuatro papeles de filtro. El animal debe ser sacrificado.

Se probaron varias proporciones de TA y PEG, y la combinación ideal para elaborar TAPE fue una relación de volumen de dos a uno. Dicho TAPE se aplicó entre dos pieles de cerdo con un diámetro de seis milímetros y luego se evaluó en una máquina de tracción según lo descrito. Inicialmente, la fuerza necesaria para separar las dos pieles de cerdo se midió en 200 kilopascales y aumentó a 250 kilopascales con ciclos repetidos.

Cuando las muestras de piel se humedecieron tras cada ciclo de adhesión/desprendimiento, la resistencia a la tracción de la unión disminuyó inicialmente a 90 kilopascales y se redujo a 50 kilopascales después de 20 ciclos. La durabilidad del TAPE se evaluó en volúmenes pequeños diluidos en PBS con agitación bajo condiciones fisiológicas de luz. La masa se mantuvo durante 21 días utilizando la formulación en relación dos a uno.

Una formulación de proporción uno a uno de TAPE solo duró 13 días bajo estas condiciones. A continuación, se realizó una prueba hemostática in vivo. Se comparó el hígado sellado con TAPE frente a la cola de fibrina comercial.

El hígado sellado con TAPE sangró significativamente menos que el hígado sellado con pegamento de fibrina. Una vez dominada, la preparación de TAPE puede realizarse en cinco minutos si se lleva a cabo correctamente. Al intentar este procedimiento, es importante recordar mantener la relación optimizada entre ácido tánico y PEG, ya que puede afectar drásticamente la fuerza de adhesión de TAPE.

Tras su desarrollo, esta técnica allanó el camino para que los investigadores en el campo de la biometría exploraran formas inspiradas en la naturaleza para resolver problemas actuales en el desarrollo de materiales adhesivos resistentes al agua. Aunque este método puede aportar conocimientos sobre materiales hemostáticos, también puede aplicarse a otros sistemas, como selladores tisulares para la cicatrización de heridas y parches implantables para la administración de fármacos.