Durante gli interventi chirurgici o in caso di traumi importanti, si incorre spesso in lesioni a carico del tessuto cardiaco e vasi sanguigni che comportano sanguinamenti incontrollati (emorragie) che, se non trattati correttamente, rappresentano una delle principali cause di mortalità globale.

Attualmente, in caso di aneurisma aortico che comporta la rottura dell’aorta in seguito ad un’abnorme dilatazione delle pareti oppure in caso di sanguinamento cardiaco dovuto a ferite da penetrazione, l’unica soluzione è la sutura chirurgica.

Esempio sutura chirurgica
Esempio di sutura chirurgica su arteria cerebrale
credits: fabiocolombo.it

Tuttavia, questa procedura che prevede l’avvicinamento dei due lembi di ferita favorendo il normale processo di cicatrizzazione, al di fuori delle unità chirurgiche non è fattibile e, in caso di emergenza non viene utilizzata.

Da qui, un gruppo di ricercatori della Zhejiang University School of Medicine di Hangzhou, in Cina ha studiato un prodotto adesivo bio-mimetico del tessuto in grado di legare saldamente, grazie all’esposizione con luce UV, i lembi della ferita.

L’ispirazione: la matrice extracellulare dei tessuti connettivi biologici

Quando si parla di matrice extracellulare (MEC) ci si riferisce a tutto ciò che circonda le nostre cellule ed è costituita da due macromolecole: glicosaminoglicani, le cui funzioni sono di sostegno e protezione della maggior parte dei tessuti, e proteine fibrose (Collagene, Elastina) che conferiscono stabilità strutturale, adesione e elasticità.

Da qui l’esigenza di ottenere un prodotto che abbia tutte queste qualità che, inoltre, non sono possedute da materiali già in commercio tra cui la colla di fibrina, gelatina e collagene.

Essi, infatti, non sono adatti per fermare le emorragie a causa della loro lenta prestazione emostatica, scarsa adesione con il tessuto bagnato e non sono sufficientemente flessibili. Quest’ultima caratteristica è importantissima perché il tessuto cardiaco e l’aorta sono sottoposti a pressioni variabili ed elevate, perciò è importante che i materiali utilizzati siano in grado di sostenere tali variazioni di pressione.

Dunque, la bio-colla a matrice di idrogel è composta principalmente da gelatina metacrilata (GelMA) che conferisce la capacità di sigillare le ferite bagnate e accelera l’adesione ai tessuti, aumentando così notevolmente l’utilità clinica di questo idrogel a tenuta stagna.

L’applicazione della bio-colla

Rimarginare ferite senza punti di sutura grazie all'uso della bio-colla
Schematizzazione utilizzo bio-colla per lesione in arteria carotidea
credits: nature.com

Ipotizzando di avere una lesione ad un vaso sanguigno, come mostrato in figura, sarà necessario bloccare il flusso sanguigno in uscita attraverso delle forbici e iniettare l’idrogel sulla ferita.

Ovviamente non basterà depositare l’idrogel sulla ferita da suturare affinchè questo funzioni ma è necessario che sia sottoposto a raggi UV per breve tempo (bastano solo 30 secondi) per innescare una serie di reazioni chimiche (reazioni di polimerizzazione) che permettono la formazione di elementi reticolati interni favorendo la solidificazione dell’idrogel e, di conseguenza, l’adesione con i tessuti lesi.

Presenta, quindi, ottime proprietà tra cui tenuta rapida della ferita, forte adesione della superficie del tessuto umido, proprietà meccaniche adeguate con buona biocompatibilità e, soprattutto, facilità d’uso attraverso la modifica e la combinazione delle bio-macromolecole naturali.

La sperimentazione

Test preliminari, effettuati su maiali, hanno dimostrato che la bio-colla è in grado di arrestare immediatamente il sanguinamento da lesioni da puntura dopo fissazione mediante irradiazione UV e gli animali hanno dimostrato di stare bene nel decorso post-operatorio.

Immagine al SEM
Immagine acquisita al microscopio SEM dell’interfaccia idrogel-ferita
credits: nature.com

Nel frattempo, la sicurezza è la massima priorità nell’applicazione clinica dei biomateriali. Il gel a matrice mostra un’eccellente biocompatibilità sia nel recupero in vitro che postoperatorio. Tuttavia, questi studi sono solo i passi preliminari nei test di sicurezza. In ulteriori studi, si stanno conducendo ricerche più approfondite per valutare se l’idrogel ha una potenziale tossicità prima di essere applicato agli esseri umani.

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