Un gusano parásito inspira una mejor cinta médica adhesiva

Supongamos que está buscando crear la próxima generación de cintas médicas. Quiere algo que mantenga unidos la piel y otros órganos mientras sanan. Quiere que sea más conveniente que las suturas y menos brutal que las grapas. Tiene que adherirse con facilidad, sujetarse con fuerza y ​​desprenderse sin dolor.

Hay peores lugares para buscar inspiración que las tripas de un pez.

Los intestinos de los peces albergan un grupo de parásitos llamados gusanos de cabeza espinosa o acantocéfalos. Su característica más distintiva es un hocico cubierto de espinas que el gusano clava en las paredes intestinales de su huésped. Una vez dentro, contrae dos músculos y el largo hocico se hincha rápidamente hasta convertirse en un bulbo, anclando al gusano en su lugar. El parásito atrapado ahora puede beber profundamente del río de nutrientes que lo baña y absorberlos a través de su piel.

Para los peces, la cabeza espinosa del gusano es un peligro para la salud. Para Jeffrey Karp, era algo que emular. Su equipo en el Hospital Brigham and Women's de Boston ha pasado muchos años desarrollando adhesivos médicos, buscando constantemente inspiración en la naturaleza. En 2008, por ejemplo, desarrollaron una cinta adhesiva basada en las patas de un gecko. Y el año pasado, crearon microagujas artificiales basadas en las púas de un puercoespín, cuya estructura les permite clavarse fácilmente en la carne pero es difícil sacarlas.

Los geckos son famosos por su pegajosidad y los puercoespines por su fama de apuñalar, pero Karp también se dio cuenta de que los parásitos deben tener formas fantásticas de adherirse a sus huéspedes. Así fue como se encontró con los gusanos de cabeza espinosa y con una especie en particular: Pomphoryhnchus laevis.

El miembro del equipo de Karp, Seung Yun Yang, imitó los ganchos de P.laevis creando microagujas de dos capas. Tienen un núcleo rígido en forma de cono hecho de poliestireno, cubierto por una capa exterior suave hecha de ácido poliacrílico, un químico absorbente utilizado en pañales desechables. Cuando las agujas perforan la carne, los núcleos permanecen igual mientras que las capas externas absorben agua rápidamente y se hinchan, como el hocico de P.laevis. Las puntas hinchadas son como puntas de flecha y bloquean todas las agujas en su lugar. Si se cubre una venda o un trozo de cinta adhesiva con estas agujas, fácilmente unirían dos trozos de tejido.

Para Karp, la aplicación más obvia de las agujas basadas en gusanos es mantener los injertos de piel en su lugar. Estos parches de piel se utilizan a menudo para cerrar heridas abiertas por quemaduras, traumatismos o cirugías mayores. Por ahora, la mayoría de los cirujanos los sujetan a los pacientes grapándolos o cosiéndolos alrededor de sus bordes. Pero estos métodos tienen problemas.

Las grapas, en particular, penetran tan profundamente que pueden dañar tejidos, vasos sanguíneos y nervios. El tejido desgarrado crea un agujero que es ligeramente más ancho que el ancho de la grapa, lo que crea una entrada fácil para las bacterias infecciosas. Y dado que las grapas sólo se aplican alrededor de los bordes, el líquido puede acumularse en el espacio central e impedir que el injerto se fusione con la piel subyacente.

Por el contrario, los parches a base de gusanos hicieron contacto continuo con cualquier carne sobre la que se asentaran. Apenas dañan el tejido subyacente y las puntas hinchadas sellan automáticamente cualquier agujero que crean, evitando que entren bacterias. También son más fuertes que los adhesivos actuales. Cuando Yang construyó parches de 100 agujas y los probó en la piel y los intestinos de cerdos muertos, su extracción requirió más del triple de fuerza que los injertos grapados regularmente.

Las agujas de Karp tienen otras ventajas. A diferencia de las suturas, son fáciles de aplicar y, a diferencia de la mayoría de los vendajes y tiritas, funcionan igualmente bien en superficies secas y húmedas. Esto significa que también podrían usarse dentro del cuerpo para mantener tendones o ligamentos en su lugar, o para sellar fugas en los intestinos o los pulmones. "Este podría ser un adhesivo universal para tejidos blandos", afirma Karp.

Otros grupos han intentado crear parches de microagujas que hacen el mismo trabajo, pero tienden a ser rígidas para poder penetrar la piel. Esto significa que los movimientos torpes pueden romper las agujas dentro de la carne del paciente. Por el contrario, Karp dice: "El sistema de gusanos es rígido al entrar pero, después de la hinchazón, se pueden rotar los parches sin que se rompan las microagujas".

Y a diferencia de la mayoría de las microagujas, las que se basan en gusanos se quedan en su lugar debido a las cabezas hinchadas en lugar de púas que apuntan hacia atrás. Cuando se despegan, las puntas pueden apretarse hacia abajo para pasar a través de los agujeros que ya se han hecho y, como no tienen púas, no se enganchan en el tejido al salir. Una vez retiradas las agujas, éstas vuelven a su forma original en tan solo 15 minutos, mientras que los agujeros que dejan se cierran en una hora.

Las microagujas también se pueden utilizar para inyectar medicamentos y sujetar tejidos. Simplemente sumerja sus puntas en la droga de su elección y la liberarán lentamente en la carne circundante cuando se hinchen. Y una vez que los elimines, podrás volver a usarlos.

¿Y si no quieres eliminarlos en absoluto? "Actualmente estamos desarrollando una versión degradable", afirma Karp.

Referencia: Yang, Cearbhaill, Sisk, Park, Cho, Villiger, Bouma, Pomahac y Karp. 2013. Un adhesivo de microagujas hinchable de inspiración biológica para el entrelazado mecánico con el tejido. Comunicaciones de la naturaleza. http://dx.doi.org/10.1038/ncomms2715