Partículas adesivas de criogel para colmatar defeitos teciduais confinados e irregulares

May 15, 2023

Military Medical Research volume 10, Número do artigo: 15 (2023) Citar este artigo

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A reconstrução de tecidos danificados requer hemostasia superficial e ponte tecidual. Tecidos com danos resultantes de traumas físicos ou tratamentos cirúrgicos podem ter topografias de superfície arbitrárias, tornando a ponte tecidual desafiadora.

Este estudo propõe um adesivo tecidual na forma de partículas adesivas de criogel (ACPs) feitas de quitosana, ácido acrílico, 1-Etil-3-(3-dimetilaminopropil) carbodiimida (EDC) e N-hidroxissuccinimida (NHS). O desempenho da adesão foi examinado pelo teste de peeling de 180 graus em uma coleção de tecidos, incluindo coração suíno, intestino, fígado, músculo e estômago. A citotoxicidade dos ACPs foi avaliada pela proliferação celular de células hepáticas humanas normais (LO2) e células epiteliais intestinais humanas (Caco-2). O grau de inflamação e biodegradabilidade foram examinados em modelos subcutâneos dorsais de ratos. A capacidade dos ACPs de unir defeitos teciduais irregulares foi avaliada usando coração, fígado e rim suínos como modelos ex vivo. Além disso, um modelo de reparação de ruptura hepática em ratos e uma anastomose intestinal em coelhos foram estabelecidos para verificar a eficácia, biocompatibilidade e aplicabilidade em cirurgia clínica.

Os ACPs são aplicáveis ​​a defeitos teciduais confinados e irregulares, como sulcos profundos em espinha nos órgãos parenquimatosos e seções anulares nos órgãos cavernosos. ACPs formaram forte adesão entre os tecidos [(670,9 ± 50,1) J/m2 para o coração, (607,6 ± 30,0) J/m2 para o intestino, (473,7 ± 37,0) J/m2 para o fígado, (186,1 ± 13,3) J/ m2 para o músculo e (579,3 ± 32,3) J/m2 para o estômago]. Os ACPs mostraram considerável citocompatibilidade no estudo in vitro, com alto nível de viabilidade celular por 3 d [(98,8 ± 1,2) % para LO2 e (98,3 ± 1,6) % para Caco-2]. Tem reparo de inflamação comparável em um fígado de rato rompido (P = 0,58 em comparação com o fechamento de sutura), o mesmo com anastomose intestinal em coelhos (P = 0,40 em comparação com anastomose de sutura). Além disso, a anastomose intestinal baseada em ACPs (menos de 30 s) foi notavelmente mais rápida do que o processo de sutura convencional (mais de 10 min). Quando os ACPs se degradam após a cirurgia, os tecidos cicatrizam na interface de adesão.

Os ACPs são promissores como adesivos para operações clínicas e resgate no campo de batalha, com a capacidade de colmatar defeitos teciduais irregulares rapidamente.

Na prática terapêutica, os cirurgiões costumam realizar suturas convencionais para reconstruir os tecidos lesados, que são destruídos automaticamente em fragmentos com defeitos confinados e irregulares. Por exemplo, traumas violentos podem fraturar membros e órgãos, resultando em feridas com sulcos profundos e estreitos [1,2,3,4]. Os vasos sanguíneos e tratos intestinais podem ser seccionados durante a cirurgia, resultando em cortes transversais anulares irregulares [5,6,7,8]. A reconstrução de tecidos requer hemostasia superficial e união de tecidos separados. No entanto, unir tecidos confinados com superfícies irregulares é um desafio. A sutura tem sido o método mais prevalente para ponte de tecidos, mas o procedimento pode ser extremamente demorado para tecidos de forma irregular [9] e tem uma alta taxa de vazamento nas interfaces ou através dos orifícios [10, 11].

Os adesivos são uma maneira promissora de unir tecidos [12]. Vários adesivos teciduais, incluindo cianoacrilato, fibrina, colas de polietileno glicol, nanopartículas, adesivos bioinspirados e hidrogéis têm sido utilizados. No entanto, várias desvantagens foram destacadas, como falta de biocompatibilidade (por exemplo, cianoacrilato [13,14,15]) e fraca adesão aos tecidos (por exemplo, fibrina [16,17,18], polietileno glicol [19, 20], nanopartículas [21] e adesivos bioinspirados [22]). Em contraste, os hidrogéis adesivos têm excelente biocompatibilidade e exibem adesão robusta aos tecidos, liberação controlada de drogas e capacidade de gerenciamento de feridas [23,24,25,26]. No entanto, hidrogéis pré-fabricados têm aplicabilidade limitada para defeitos teciduais confinados e irregulares [27, 28]. Embora as fitas de hidrogel sejam capazes de aderir às superfícies de tecidos com aderências ultrafortes e tolerantes a falhas [29], o vazamento capilar interno não pode ser evitado, pois as fitas são aplicadas fora dos defeitos. Para o caso de precursores de hidrogel aplicados diretamente a defeitos teciduais arbitrários, os hidrogéis resultantes são sempre fracos e o processo de gelificação pode exigir estímulos externos (por exemplo, exposição ultravioleta [30], aquecimento [31, 32] e mudança de pH [27] ), que não são aplicáveis ​​nas interfaces tecido-tecido. Embora os adesivos teciduais à base de pastas e partículas secas possuam vantagens na aplicação em defeitos teciduais confinados e irregulares [33,34,35,36,37,38], os agentes não degradáveis ​​juntamente com os hidrogéis seriam retidos nos tecidos como obstáculos à troca de material e cicatrização tecidual através das interfaces. Um relatório recente mostrou um coacervado capaz de se encaixar em locais alvo irregulares [39], mas demorou muito tempo (aproximadamente 10 minutos) para se converter em um hidrogel e a falta de biodegradabilidade limita sua aplicação entre a superfície tecido-tecido. Em geral, um adesivo tecidual ideal deve atender a três requisitos: 1) os adesivos devem ser capazes de aderir às interfaces de defeitos teciduais confinados e irregulares [6, 7]; 2) a adesão interfacial deve se formar rapidamente e ser forte o suficiente para suportar as cargas mecânicas impostas [40]; 3) os adesivos reservados devem ser biocompatíveis e biodegradáveis ​​para que não impeçam a troca de material e a cicatrização dos tecidos [12].