Pesquisadores do MIT desenvolveram um adesivo de tecido imprimível em 3D que demonstra adesão superior ao tecido, capacidade de vedação rápida em vários cenários cirúrgicos e um recurso exclusivo de repelir o sangue. A tecnologia possui imenso potencial para revolucionar o tratamento de feridas e aplicações de dispositivos biomédicos.

A pesquisa foi publicada na Nature Communications.

Os adesivos teciduais oferecem alternativas aos métodos tradicionais de fechamento de feridas, como suturas e grampos, oferecendo vantagens como redução do trauma tecidual, aplicação mais rápida e cicatrizes potencialmente minimizadas.

Apesar da eficácia dos adesivos tradicionais, a sua aplicação demorada e dependente da habilidade e o desconforto do paciente motivaram a busca por soluções inovadoras.

Por exemplo, podem ser menos eficazes na vedação de tecidos de formato irregular ou altamente móveis. Além disso, a aplicação de adesivos tradicionais pode ser trabalhosa, levando a tempos cirúrgicos prolongados. Além disso, esses métodos podem causar danos aos tecidos e os próprios materiais nem sempre se integram perfeitamente ao corpo.

As inovações em adesivos teciduais visam superar essas desvantagens, fornecendo soluções mais versáteis, eficientes e fáceis de usar para o paciente. O desenvolvimento de adesivos de tecido imprimíveis em 3D, conforme apresentado na pesquisa do MIT, introduz uma nova dimensão no fechamento de feridas e no reparo de tecidos.

Em conversa com a primeira autora do estudo, Sarah Wu, Ph.D. candidato no Departamento de Engenharia Mecânica do MIT, trabalhando sob a supervisão do Professor Xuanhe Zhao. Ela disse: “Nosso grupo de pesquisa está interessado em desenvolver materiais adesivos teciduais devido ao seu potencial para selar e reparar feridas de forma atraumática.

"Como engenheiro mecânico , também sou fascinado pela impressão 3D e pela versatilidade de fabricação que ela oferece. Pensar nas possibilidades que o adesivo de tecido imprimível em 3D poderia oferecer, como patches personalizados e dispositivos biointegrados macios, nos motivou a explorar novos soluções materiais."

“Nossa pesquisa se concentrou no desenvolvimento de um adesivo de tecido imprimível em 3D, capaz de criar remendos e dispositivos de vedação personalizados”, disse Wu.

Os pesquisadores formularam uma tinta adesiva tecidual composta por poli(ácido acrílico) enxertado em poliuretano. Esta composição única é crucial para proporcionar forte adesão aos tecidos, com grupos químicos funcionais específicos responsáveis por formar uma ligação segura com os tecidos biológicos.

Para melhorar a sua funcionalidade, a equipe incorporou uma matriz hidrofóbica que repele o sangue na estrutura adesiva. A matriz atua como uma barreira protetora, crucial para evitar o contato direto com fluidos corporais e manter a integridade do adesivo, especialmente em condições desafiadoras, como aquelas encontradas em tecidos sangrantes.

O intrincado processo começa com precisão, à medida que a tinta adesiva do tecido é impressa em 3D em uma lâmina de vidro com revestimento hidrofóbico, criando um padrão com espaços vazios circulares para os eletrodos. Este revestimento desempenha um papel fundamental na garantia da eficácia do adesivo, especialmente na presença de fluidos corporais.

Uma camada isolante à base de poliuretano é então impressa sobre a camada adesiva. Esta camada isolante melhora a funcionalidade e estabilidade do adesivo durante a aplicação.

Depois disso, os pesquisadores usaram tinta condutora de prata para imprimir eletrodos e circuitos em 3D na estrutura. Esta etapa mostra a multifuncionalidade do adesivo, permitindo a potencial integração de componentes eletrônicos se necessário para aplicações específicas.

Os pesquisadores também adicionaram diodos emissores de luz ao circuito usando uma pequena quantidade de tinta prateada. Esta adição demonstra vividamente a versatilidade do adesivo, sugerindo aplicações potenciais em dispositivos biointegrados.

O adesivo bioeletrônico fabricado é então aderido a um coração suíno ex vivo, e uma fonte de energia é empregada para passar uma corrente através do tecido, confirmando a iluminação dos LEDs e ressaltando as capacidades bioeletrônicas do adesivo.

Com precisão sistemática, os pesquisadores aplicaram os patches fabricados em diferentes defeitos teciduais, submetendo-os a uma bateria de testes. Estes incluem caracterização de adesão, avaliações reológicas e mecânicas e estudos de biocompatibilidade conduzidos através de uma série de experimentos in vivo em ratos.

O adesivo de tecido imprimível em 3D demonstrou notável superioridade no desempenho de adesão de tecido em comparação com produtos comerciais existentes. Esta conquista é sublinhada pelas suas capacidades de selagem rápida de tecidos em vários cenários cirúrgicos.

Durante a pesquisa, surgiu um avanço inesperado: a possibilidade de infundir no adesivo um fluido repelente de sangue.

“O potencial de infundir a estrutura porosa do nosso adesivo impresso com um fluido repelente de sangue permitiu a adesão até mesmo em tecidos com sangramento intenso. A maioria dos materiais adesivos de tecido geralmente falha em ambientes com sangue, dificultando a obtenção da hemostasia”, explicou Wu.

A utilização de uma matriz hidrofóbica protetora melhorou ainda mais a funcionalidade do adesivo, criando uma barreira que o protege dos fluidos corporais, crucial para manter a sua integridade, especialmente em cenários desafiadores de sangramento.

A infusão repelente de sangue, um recurso transformador, posiciona seu adesivo de tecido imprimível em 3D na vanguarda dos materiais biomédicos. Ele aborda desafios comuns enfrentados pelos adesivos existentes em ambientes com fluxo sanguíneo significativo, abrindo portas para diversas aplicações, desde o fechamento de feridas até potenciais dispositivos biointegrados.

Os adesivos de tecido bioadesivos impressos em 3D apresentaram notável resistência e resistência em vários tecidos. Testes mecânicos demonstraram sua resiliência a forças de cisalhamento, pressões de ruptura e cargas de tração, indicando adequação em diversos ambientes fisiológicos.

Estudos de biocompatibilidade confirmaram sua segurança, com citotoxicidade mínima observada, e modelos in vivo, incluindo reparos de traqueia, cólon, fígado e artéria femoral, mostram adesão e integração bem-sucedidas no tecido circundante.

A imagem micro-CT forneceu insights quantitativos sobre a regeneração tecidual pós-cirurgia, estabelecendo a robustez e a eficácia desses patches.

As capacidades do adesivo de tecido imprimível em 3D poderiam não apenas revolucionar o fechamento de feridas, mas também sugerir aplicações expansivas em vários dispositivos de interface com tecidos.

Wu explicou: "Devido às suas versáteis capacidades de fabricação, nosso adesivo imprimível em 3D pode ser utilizado em uma variedade de dispositivos biomédicos, incluindo sensores e sistemas de administração de medicamentos.

"Por exemplo, pode aumentar a estabilidade de sensores biointegrados, fornecendo uma interface confiável para transferência de sinal. Da mesma forma, pode facilitar a entrega localizada de medicamentos aos tecidos."

Os pesquisadores esperam se concentrar no desenvolvimento de dispositivos de interface com tecidos moles, com o adesivo como um componente essencial, no futuro.

“Aproveitar a capacidade de impressão 3D do nosso material abre possibilidades interessantes para projetar remendos com propriedades específicas de tecidos, abrindo caminho para soluções de reparo de tecidos mais personalizadas”, concluiu Wu.