Hace más de 5.000 años a la humanidad se le ocurrió la idea de suturar una herida con aguja e hilo. Desde entonces, este principio quirúrgico no ha cambiado mucho: dependiendo de la expertiz de la persona que realiza la operación y del equipo, los cortes o desgarros en el tejido se pueden unir de manera más o menos perfecta. Una vez que ambos lados de una herida están perfectamente unidos entre sí, el cuerpo puede comenzar a cerrar la brecha de tejido de forma permanente y natural. Sin embargo, la sutura no siempre logra lo que se supone que debe lograr. En tejidos muy blandos, el hilo puede atravesarlo y provocar lesiones adicionales y si el cierre de la herida no sella los órganos internos, las suturas permeables pueden suponer un problema potencialmente mortal. Investigadores del Laboratorio Federal Suizo de Ciencia y Tecnología de Materiales (EMPA) y del Instituto Federal Suizo (ETH) han encontrado una manera de soldar heridas utilizando láser. El método denominado "iSoldering" (soldadura inteligente), con solicitud previa de patente, se publicó en la revista Small Methods. Soldar normalmente implica unir materiales mediante calor y un agente adhesivo de fusión. El hecho de que esta reacción térmica deba permanecer dentro de límites estrechos de temperatura en los materiales biológicos y al mismo tiempo la temperatura sea difícil de medir de forma no invasiva, ha sido un problema para la aplicación de procesos de soldadura en medicina. No obstante los investigadores superaron el problema desarrollando un agente aglutinante con nanopartículas para calentar y para controlar por nanotermometría la temperatura.
Mediante impresora 3D realizan la pasta de unión que contiene 25% de albúmina, 6,5% de gelatina (aporta colágeno) y dos tipos de nanopartículas, plasmones de resonancia superficial localizada y puntos cuánticos. Mientras la pasta se irradia con láser, los plasmones de resonancia superficial localizada convierten la luz en calor. Las nanopartículas de puntos cuánticos por otro lado, actúan como pequeños nanotermómetros. La radiación no adsorbida por la resonancia de los plasmones incide en los puntos cuánticos quienes emiten fluorescencia de una longitud de onda específica en función de la temperatura, lo que permite su medición y regulación de forma extremadamente precisa y en tiempo real.
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| Crédito: Nanothermometry-Enabled Intelligent Laser Tissue Soldering. Snall Methods 7(11) Nov. 2023 |
Para que una soldadura exitosa obtenga un cierre inmediato de la herida y una unión firme es necesario que la soldadura alcance la temperatura de desnaturalización del colágeno, que puede variar de 60 a 80 °C para los tejidos humanos. El control de dosimetría de la irradiación láser y el correspondiente aumento de temperatura es crucial para controlar el riesgo de daño tisular irreversible.
Los investigadores, junto con cirujanos del Hospital Universitario de Zúrich, la Clínica Cleveland (EE.UU.) y la Universidad Carolina (República Checa) realizaron pruebas de laboratorio con diversas muestras de heridas en órganos como el páncreas o el hígado logrando una unión rápida, estable y biocompatible con los tejidos. También fue igualmente exitoso el sellado con iSoldering de partes de tejidos particularmente difíciles, como la uretra, las trompas de Falopio y el intestino.
El otorgamiento de la patente será el paso inicial para avanzar en pruebas clínicas y luego destronar más de 5000 años de reinado de la sutura heridas con aguja e hilo.
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