Mesmo com os avanços da medicina moderna, os médicos ainda selam as feridas com técnicas aparentemente mais apropriadas para os círculos de artesanato do que a sala de cirurgia: grampos, kits de costura e cola. Graças a uma nova invenção, a ciência dos adesivos médicos pode ter uma renovação moderna. Pesquisadores literalmente entregaram pedras para criar uma nova cola super forte a partir de uma fonte improvável - lesmas.
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O atual padrão ouro em adesivos médicos não é outro senão supercola. O composto ativo em super cola, o cianoacrilato, é a substância mais resistente existente, mas ser forte é tudo o que tem a oferecer. Supercola não vai aderir a superfícies molhadas, o que tende a ser um problema com hemorragias. Uma vez aplicado em uma superfície seca, ele se solidifica imediatamente em um plástico duro e inflexível que quebra em vez de se mover com o corpo durante a cicatrização. Acima de tudo, pode ser tóxico para as células vivas.
“Às vezes é surpreendente, não é?”, Diz David Mooney sobre os métodos rústicos de sutura disponíveis para os médicos. Mooney é professor de bioengenharia da Universidade de Harvard, cuja pesquisa procura no mundo natural projetar novos materiais para aplicações médicas. “Ao longo do processo evolucionário, os organismos têm que enfrentar uma série de situações diferentes”, diz ele. Pode levar um milhão de anos, mas nesse tempo um organismo pode encontrar a maneira mais elegante e eficaz de reconstruir uma concha ou remendar uma ferida. Os humanos alcançam uma pistola de grampo.
Mooney e sua equipe tentam trazer um pouco da finesse do reino animal para soluções artificiais para os problemas. Eles chamam isso de "bioinspiração". Jianyu Li, um pós-doutorado no laboratório de Mooney, começou a busca por um candidato exemplar que fosse um bastião da força e flexibilidade necessárias para selar feridas e salvar vidas em um ambiente cirúrgico. Depois de examinar a literatura, “encontramos essa criatura fantástica”, diz Li. "A lesma."
Arion subfuscus é uma lesma alaranjada comum que vive em regiões temperadas do norte em todo o mundo. Seu muco protetor inspirou uma nova cola medicinal. (Wikimedia Commons) Arion subfuscus , a lesma em questão, pode parecer um candidato improvável. Estes despretensiosos moluscos alaranjados e enferrujados levam uma vida simples em jardins e debaixo de troncos em regiões temperadas do norte em todo o mundo, cuidando dos seus próprios negócios. Isto é, até que alguma coisa mexa com eles. Se um predador faminto tenta dar uma mordidinha, a lesma detona um esconderijo de muco defensivo.
“Quando descobri essas lesmas e escolhi uma delas, sabia que esse material era realmente incrível”, diz Andrew Smith, professor de biologia na Faculdade de Ithaca e especialista nas propriedades bioquímicas do muco de moluscos que não estava envolvido no estudo. . "Ele literalmente escorre da parte de trás da lesma e se transforma em segundos em um gel elástico realmente resistente", diz ele.
"O que torna interessante é que o material é muito difícil", diz Smith. Ela pode ser esticada mais de 10 vezes em seu próprio comprimento, como um elástico que não se rompe. Pode endurecer, mas permanece flexível. Ao contrário da super cola, funciona em superfícies molhadas. E é super super pegajoso. Na verdade, Smith ainda está lutando para retirar seu equipamento de laboratório.
Transfixado pelo poder do muco, ele decidiu descobrir como isso funcionava.
"Um gel típico como o Jell-o é duro, mas é frágil - se você apertar uma colher nele, ele se divide", diz Smith. As lesmas descobriram uma maneira de ser forte, onde as sobremesas gelatinosas são fracas. Ele descobriu que o muco tem 97% de água, mas é tecido com dois polímeros diferentes. O primeiro é organizado como uma rede de malha; Ele fornece o backbone forte. Tangled através da malha são extensas cadeias poliméricas que mantêm a malha tricotada juntas quando esticadas longas distâncias. Essa assim chamada matriz dupla é a chave para a força e a flexibilidade do muco da lesma.
Então as lesmas tornam a coisa toda pegajosa, forrando-a com proteínas carregadas positivamente que agem como velcro atômico, ligando-a às cargas negativas nas superfícies dos tecidos. O resultado líquido? Uma boca cheia de cola impermeável quando um predador faz um lanche de lesma. Ou a inspiração perfeita para um adesivo médico novo e ultra-forte.
Este adesivo resistente foi aplicado a um coração de porco e esticado para mostrar a forte adesão e durabilidade. (Crédito: Jianyu Li et al., Science 2017)Baseado no trabalho de Smith que caracteriza o muco das lesmas, Li começou a replicar suas propriedades em um adesivo sintético. Mooney e Li apontam que nenhum bichinho do jardim será prejudicado para fazer sua invenção. "Nós não temos nenhum elemento de muco de lesma em nosso material", diz Mooney. "Nós usamos isso como inspiração."
Após alguns anos de tentativa e erro, Li produziu um protótipo que imitava perfeitamente as propriedades duráveis da matriz dupla da lesma, que eles descrevem em um estudo publicado na revista Science . A camada superior é um hidrogel que pode ser cortado no tamanho necessário. A segunda camada é aplicada como líquido ao hidrogel e ativa a ligação química. "É fita adesiva que é anexada a algo muito elástico e pode se mover facilmente com os tecidos", diz Mooney.
O novo adesivo atinge o ponto ideal quando se trata de tempo em um ambiente cirúrgico também. "Não é como se você acidentalmente tocá-lo em sua pele está preso e você não pode tirá-lo", diz Mooney. Cirurgiões teriam cerca de 10 segundos para colocar o adesivo no lugar. Uma vez definido, o adesivo “pode acomodar o estresse e a tensão experimentados pelos tecidos”, diz Li - tensões como um coração batendo, respiração e movimento.
Com um protótipo, a equipe colocou seu adesivo para o teste. Eles realizaram experimentos de alongamento mecânico, usaram o adesivo para remendar os fígados de ratos feridos e até demonstraram sua força em selar um grande defeito em um coração de porco batendo. Em cada ensaio, o adesivo inspirado em lesmas superou todos os produtos comercialmente disponíveis, movimentando-se de forma flexível com fígados de cura e corações de bombeamento, tudo sem toxicidade evidente.
A estratégia da equipe de olhar para a natureza para resolver problemas é um valor compartilhado por Phillip Messersmith, professor de bioengenharia e ciência de materiais da Universidade da Califórnia em Berkeley, cuja pesquisa usa mexilhões como bioinspiração para adesivos. "É realmente um estudo muito importante", diz ele. “Muito bem executado e com implicações importantes para aplicações médicas.” Embora Messersmith não tenha reservas técnicas, ele observa que quaisquer futuras aplicações cirúrgicas exigirão que o material seja biodegradável.
Felizmente, uma versão biodegradável desses adesivos é a próxima na pauta. Com uma patente pendente, Li e Mooney também planejam avaliar se sua invenção poderia ser usada com segurança em pessoas. "Em pacientes humanos, a segurança é fundamental, por isso haverá estudos de longo prazo para ter um alto nível de confiança em segurança", diz Mooney. Eles também estão desenvolvendo uma versão do adesivo que pode ser injetada em locais de difícil acesso que precisam ser remendados. Inspirado por uma lesma despretensiosa sob as rochas do seu jardim, parece que o céu é o limite para essa invenção.
“Estamos trabalhando nas lesmas há algum tempo e estou realmente confiante de que isso levaria a algo bom”, diz Smith. “Eu sempre senti que essa lesma era notável e tinha potencial para levar a colas realmente úteis, e wow - elas realmente mostraram”.
