Nem toda ferida pode ser fechada com agulha e linha. Os pesquisadores da Empa desenvolveram agora um processo de soldagem com nanopartículas que funde suavemente o tecido. Espera-se que a técnica de soldagem evite distúrbios na cicatrização de feridas e complicações potencialmente fatais decorrentes do vazamento de suturas.



A equipe publicou recentemente o método promissor na revista Small Methods e solicitou uma patente.

Há algum tempo, há mais de 5.000 anos, a humanidade teve a ideia de suturar uma ferida com agulha e linha. Desde então, este princípio cirúrgico não mudou muito:dependendo da sensação na ponta dos dedos da pessoa que realiza a operação e do equipamento, cortes ou rasgos no tecido podem ser unidos de forma mais ou menos perfeita. Uma vez que ambos os lados de uma ferida estejam bem fixados um ao outro, o corpo pode começar a fechar a lacuna do tecido de forma permanente e natural.

No entanto, a sutura nem sempre consegue o que deveria. Em tecidos muito moles, o fio pode cortar o tecido e causar lesões adicionais. E se o fechamento da ferida não selar os órgãos internos, as suturas permeáveis ​​podem representar um problema potencialmente fatal. Pesquisadores da Empa e da ETH Zurich descobriram agora uma maneira de soldar feridas usando lasers.

Controlando a temperatura em tempo real

A soldagem geralmente envolve a união de materiais por meio de calor por meio de um agente de ligação de fusão. O facto desta reacção térmica dever permanecer dentro de limites estreitos para materiais biológicos e ao mesmo tempo a temperatura ser difícil de medir de uma forma não invasiva tem sido um problema para a aplicação de processos de soldadura em medicina.

A equipe liderada por Oscar Cipolato e Inge Herrmann do laboratório de Interações de Biologia de Partículas da Empa em St. Gallen e do Laboratório de Engenharia de Sistemas de Nanopartículas da ETH Zurique, portanto, mexeu em um sistema inteligente de fechamento de feridas no qual a soldagem a laser pode ser controlada de maneira suave e eficiente. Para isso, desenvolveram um agente de ligação com nanopartículas metálicas e cerâmicas e utilizaram nanotermometria para controlar a temperatura.

A elegância do novo processo de soldagem também se baseia na interação dos dois tipos de nanopartículas na pasta de ligação proteína-gelatina. Enquanto a pasta é irradiada por laser, nanopartículas de nitreto de titânio convertem a luz em calor. As partículas de vanadato de bismuto especialmente sintetizadas na pasta, por outro lado, atuam como minúsculos nanotermômetros fluorescentes. Eles emitem luz de um comprimento de onda específico de maneira dependente da temperatura, permitindo uma regulação extremamente precisa da temperatura em tempo real.

Isto torna o método particularmente adequado para uso em cirurgia minimamente invasiva, pois não requer agitação e determina diferenças de temperatura com resolução espacial extremamente fina em feridas superficiais e profundas.

RI suave

Depois que a equipe otimizou as condições para “iSoldering” (soldagem inteligente) por meio de modelagem matemática in silico, os pesquisadores puderam investigar o desempenho do material compósito. Juntamente com cirurgiões do Hospital Universitário de Zurique, da Clínica Cleveland (EUA) e da Universidade Tcheca Charles, a equipe conseguiu uma colagem rápida, estável e biocompatível de feridas em órgãos como o pâncreas ou o fígado em testes laboratoriais com várias amostras de tecido.

Igualmente bem-sucedido e suave foi o selamento de pedaços de tecido particularmente desafiadores, como a uretra, a trompa de Falópio ou o intestino, usando iSoldering. Um pedido de patente foi agora apresentado para o material compósito de nanopartículas.

Mas os pesquisadores não pararam por aí. Eles conseguiram substituir a fonte de luz laser por luz infravermelha (IR) mais suave. Isso aproxima a tecnologia de soldagem mais um passo do uso em hospitais. “Se fossem aplicadas lâmpadas infravermelhas aprovadas clinicamente, a inovadora tecnologia de soldagem poderia ser usada em salas cirúrgicas convencionais sem medidas adicionais de proteção a laser”, diz a pesquisadora da Empa, Inge Herrmann.

Mais informações: Oscar Cipolato et al, Soldagem inteligente de tecido a laser habilitada para nanotermometria, Small Methods (2023). DOI:10.1002/smtd.202300693
Informações do diário: Métodos Pequenos

Fornecido pelos Laboratórios Federais Suíços para Ciência e Tecnologia de Materiais