Qualquer pessoa que já tentou colocar um band-aid com a pele úmida sabe que isso pode ser frustrante. A pele molhada não é o único desafio para os adesivos médicos - o corpo humano está cheio de sangue, sérum, e outros fluidos que complicam o reparo de numerosas lesões internas. Muitos dos produtos adesivos usados ​​hoje são tóxicos para as células, inflexíveis quando secam, e não se ligam fortemente ao tecido biológico. Uma equipe de pesquisadores do Instituto Wyss de Engenharia Inspirada na Biologia e da Escola de Engenharia e Ciências Aplicadas John A. Paulson (SEAS) da Universidade de Harvard criou um "adesivo resistente" super-forte que é biocompatível e se liga aos tecidos com uma força comparável à cartilagem resiliente do próprio corpo, mesmo quando eles estão molhados.

"A principal característica do nosso material é a combinação de uma força adesiva muito forte e a capacidade de transferir e dissipar o estresse, que historicamente não foram integrados em um único adesivo, "diz o autor correspondente Dave Mooney, Ph.D., que é membro fundador do corpo docente do Wyss Institute e professor de bioengenharia da família Robert P. Pinkas no SEAS.

A pesquisa é relatada na edição desta semana da Ciência .

Quando o primeiro autor Jianyu Li, Ph.D. (ex-pós-doutorado no Wyss Institute e agora professor assistente na McGill University) começou a pensar sobre como melhorar os adesivos médicos, ele encontrou uma solução em um lugar improvável:uma lesma. O Arion escuro (subfuscus de Arion), comum na Europa e partes dos Estados Unidos, secreta um tipo especial de muco quando ameaçado que o cola no lugar, tornando difícil para um predador arrancá-lo de sua superfície. Esta cola foi previamente determinada por ser composta de uma matriz resistente salpicada com proteínas carregadas positivamente, que inspirou Li e seus colegas a criar um hidrogel de camada dupla que consiste em uma matriz de alginato-poliacrilamida que sustenta uma camada adesiva com polímeros carregados positivamente saindo de sua superfície.

Os polímeros se ligam aos tecidos biológicos por meio de três mecanismos - atração eletrostática por superfícies celulares carregadas negativamente, ligações covalentes entre átomos vizinhos, e interpenetração física - tornando o adesivo extremamente forte. Mas a camada de matriz é igualmente importante, diz Li:"A maioria dos designs de materiais anteriores focava apenas na interface entre o tecido e o adesivo. Nosso adesivo é capaz de dissipar energia através de sua camada de matriz, o que permite que ele se deforme muito mais antes de quebrar. "O projeto da equipe para a camada de matriz inclui íons de cálcio que são ligados ao hidrogel de alginato por meio de ligações iônicas. Quando a tensão é aplicada ao adesivo, aquelas ligações iônicas "sacrificiais" quebram primeiro, permitindo que a matriz absorva uma grande quantidade de energia antes que sua estrutura seja comprometida. Em testes experimentais, mais de três vezes a energia foi necessária para interromper a adesão do adesivo resistente em comparação com outros adesivos de grau médico e, quando quebrou, o que falhou foi o próprio hidrogel, não a ligação entre o adesivo e o tecido, demonstrando um nível sem precedentes de alta resistência de adesão e resistência da matriz simultâneas.

Os pesquisadores testaram seu adesivo em uma variedade de tecidos suínos secos e úmidos, incluindo pele, cartilagem, coração, artéria, e fígado, e descobriu que se ligava a todos eles com uma força significativamente maior do que outros adesivos médicos. O adesivo resistente também manteve sua estabilidade e adesão quando implantado em ratos por duas semanas, ou quando usado para selar um buraco em um coração de porco que foi inflado e desinflado mecanicamente e então sujeito a dezenas de milhares de ciclos de alongamento. Adicionalmente, não causou danos ao tecido ou aderências aos tecidos circundantes quando aplicado a uma hemorragia hepática em camundongos - efeitos colaterais que foram observados com supercola e um adesivo comercial à base de trombina.

Esse material de alto desempenho tem inúmeras aplicações potenciais no campo médico, ou como um patch que pode ser cortado nos tamanhos desejados e aplicado às superfícies do tecido ou como uma solução injetável para lesões mais profundas. Também pode ser usado para anexar dispositivos médicos às suas estruturas de destino, como um atuador para apoiar a função cardíaca. "Esta família de adesivos resistentes tem uma ampla gama de aplicações, "diz o co-autor Adam Celiz, Ph.D., que agora é professor do Departamento de Bioengenharia, Colégio Imperial de Londres. "Podemos fazer esses adesivos com materiais biodegradáveis, então eles se decompõem depois de cumprirem seu propósito. Poderíamos até combinar essa tecnologia com robótica suave para fazer robôs pegajosos, ou com produtos farmacêuticos para fazer um novo veículo para entrega de drogas. "

"A natureza freqüentemente já encontrou soluções elegantes para problemas comuns; é uma questão de saber onde olhar e reconhecer uma boa ideia quando você a vê, "diz o diretor fundador da Wyss, Donald Ingber, que também é o professor Judah Folkman de Biologia Vascular na Harvard Medical School e do Programa de Biologia Vascular no Hospital Infantil de Boston, além de Professor de Bioengenharia na Escola de Engenharia e Ciências Aplicadas de Harvard. "Estamos entusiasmados para ver como esta tecnologia, inspirado por uma lesma humilde, pode se desenvolver em uma nova tecnologia para reparo cirúrgico e cicatrização de feridas. "