Inspirándose en las suturas desarrolladas hace miles de años, los ingenieros del
Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), en Estados Unidos, han diseñado suturas 'inteligentes' que no sólo pueden mantener el tejido en su sitio, sino también detectar inflamaciones y liberar fármacos, según publican en la revista
'Matter'.
Las nuevas suturas proceden de tejido animal y son
similares a las suturas 'catgut' utilizadas por primera vez por los antiguos romanos. En un giro moderno, el equipo del MIT recubrió las suturas con hidrogeles a los que se pueden incrustar sensores, fármacos o incluso células que liberen moléculas terapéuticas.
'Lo que tenemos es una sutura bioderivada y modificada
con un recubrimiento de hidrogel capaz de ser un reservorio para sensores de inflamación, o para fármacos como anticuerpos monoclonales para tratar la inflamación. Sorprendentemente, el recubrimiento también tiene la capacidad de retener células viables durante un periodo prolongado', explica Giovanni Traverso, profesor asociado de ingeniería mecánica del MIT, gastroenterólogo del Hospital Brigham and Women's y autor principal del estudio.
Los investigadores prevén que estas suturas podrían ayudar a los pacientes con enfermedad de Crohn a curarse tras una intervención quirúrgica para extirparles parte del intestino. Según los investigadores, las suturas también podrían adaptarse para curar heridas o incisiones quirúrgicas en otras partes del cuerpo.
Las suturas de 'catgut', hechas con hebras de colágeno purificado de vaca, oveja o cabra (pero no de gato), forman fuertes nudos que se disuelven de forma natural en unos 90 días. Aunque también existen suturas sintéticas absorbibles,
el catgut se sigue utilizando en muchos tipos de cirugía.
Traverso y sus colegas Jung Seung Lee y Hyunjoon Kim, antiguos becarios del MIT, querían ver si podían basarse en este tipo de sutura derivada de tejidos para crear un material que fuera resistente y absorbible y tuviera funciones avanzadas como la detección y la administración de fármacos.
Uso de suturas en enfermos de Crohn
Estas suturas podrían ser especialmente útiles para los enfermos de Crohn a los que hay que extirpar una parte del intestino debido a una obstrucción por cicatrización o inflamación excesivas. Este procedimiento requiere volver a sellar los dos extremos que quedan tras la extirpación de una sección del intestino. Si ese sellado no es hermético, pueden producirse fugas peligrosas para el paciente.
Para ayudar a reducir este riesgo, el equipo del MIT quería diseñar una sutura que no sólo mantuviera el tejido en su sitio, sino que
también detectara la inflamación, una señal de alerta temprana de que los intestinos resellados no están cicatrizando correctamente.
Los investigadores crearon sus nuevas suturas a partir de tejido porcino, que 'descelularizaron' utilizando detergentes, para reducir las posibilidades de inducir inflamación en el tejido huésped. Este proceso deja tras de sí un material libre de células que los investigadores denominan 'De-gut', que
contiene proteínas estructurales como el colágeno, así como otras biomoléculas que se encuentran en la matriz extracelular que rodea a las células.
Tras deshidratar el tejido y retorcerlo en hebras, los investigadores evaluaron su resistencia a la tracción --una medida del estiramiento que puede soportar antes de romperse-- y descubrieron que era comparable a las suturas de catgut disponibles en el mercado. También descubrieron que las
suturas 'De-gut' inducen una respuesta inmunitaria del tejido circundante mucho menor que el catgut tradicional.
'Los tejidos descelularizados se han utilizado mucho en medicina regenerativa por su excelente biofuncionalidad --afirma Lee--. Ahora sugerimos una novedosa plataforma para llevar a cabo la detección y el suministro utilizando tejidos descelularizados, lo que abrirá nuevas aplicaciones de materiales derivados de tejidos'.
A continuación, los investigadores se propusieron dotar al material de sutura de funciones adicionales. Para ello, recubrieron las suturas con una capa de hidrogel. Dentro del hidrogel, pueden incrustar varios tipos de carga: micropartículas capaces de detectar inflamaciones, diversas moléculas de fármacos o células vivas.
Micropartículas recubiertas de péptidos
Para la aplicación del sensor, los investigadores diseñaron micropartículas recubiertas de péptidos que
se liberan cuando en el tejido hay unas enzimas asociadas a la inflamación llamadas MMP. Esos péptidos pueden detectarse mediante un sencillo análisis de orina.
Los investigadores también demostraron que podían utilizar el recubrimiento de hidrogel para transportar fármacos que se utilizan para tratar la enfermedad inflamatoria intestinal, entre ellos un
esteroide llamado dexametasona y un
anticuerpo monoclonal llamado adalimumab.
Estos fármacos se transportaron mediante micropartículas fabricadas con polímeros aprobados por la FDA, como PLGA y PLA, que se utilizan para controlar la velocidad de liberación de los fármacos. Este método también podría adaptarse a la administración de otros tipos de fármacos, como antibióticos o antiinflamatorios no esteroideos.
Estas suturas inteligentes también podrían utilizarse para
administrar células terapéuticas, como células madre. Para explorar esa posibilidad, los investigadores incrustaron las suturas con células madre diseñadas para expresar un marcador fluorescente y descubrieron que las células seguían siendo viables durante al menos siete días cuando se implantaban en ratones. Las células también fueron capaces de producir factor de crecimiento endotelial vascular (VEGF), un factor de crecimiento que estimula el crecimiento de las células sanguíneas.
Los investigadores se afanan ahora en seguir probando cada una de estas posibles aplicaciones y en ampliar el proceso de fabricación de las suturas. También esperan explorar la posibilidad de utilizar las suturas en otras partes del cuerpo distintas del tracto gastrointestinal.
