Un "espía" en el vientre

Una tirita con función de sensor

16.06.2023 - Suiza

Para garantizar que las heridas permanezcan bien cerradas en el abdomen tras una intervención quirúrgica, investigadores del Empa y la ETH de Zúrich han desarrollado un parche con función de sensor. El parche de polímero avisa antes de que se produzcan fugas peligrosas en las suturas del tracto gastrointestinal, al tiempo que cierra las zonas por sí solo. El nuevo material permite ahora un diagnóstico de fugas rápido, sencillo y no invasivo. El equipo acaba de publicar sus hallazgos en la revista Advanced Science.

Tras una intervención quirúrgica en la cavidad abdominal, son temidas: fugas en las suturas por las que el contenido del tubo digestivo puede colarse en el abdomen. "Aún hoy, estas fugas son una complicación potencialmente mortal", explica Inge Herrmann, investigadora de Empa y profesora de Sistemas de Nanopartículas en la ETH de Zúrich. La idea de sellar con un esparadrapo el tejido suturado en la cavidad abdominal ya ha llegado a los quirófanos. El problema es que el éxito clínico no siempre está garantizado y varía en función de la adherencia del tejido. Esto se debe a que los parches de material proteínico se disuelven con demasiada rapidez al entrar en contacto con los jugos digestivos. Motivadas por este problema, Inge Herrmann y Andrea Schlegel, cirujana del Hospital Universitario de Zúrich, persiguieron la idea de desarrollar una solución nueva e innovadora.

Enseñar al parche a "ver"

Para afrontar el reto, Alex Anthis, tutorizado por Herrmann, del Laboratorio de Interacciones Partículas-Biología de Empa en St. Gallen y del Laboratorio de Ingeniería de Sistemas de Nanopartículas de la ETH de Zúrich, desarrolló primero un parche de hidrogel-polímero que impide que los jugos digestivos altamente ácidos y los restos de comida cargados de gérmenes salgan del tubo digestivo y desencadenen una peritonitis o incluso una intoxicación sanguínea potencialmente mortal (sepsis).

Pero los investigadores del Empa querían ir un paso más allá: "Los cirujanos nos han dicho que vigilan de cerca el campo quirúrgico incluso durante las intervenciones más complicadas, pero en cuanto se cierra la cavidad abdominal están "ciegos" y pueden no darse cuenta de las fugas hasta que es demasiado tarde", dice Anthis. Para que el parche de hidrogel "aprenda a ver", el equipo ha trabajado con hospitales de Suiza y socios internacionales de investigación para desarrollar una solución: El parche está equipado con sensores no electrónicos que ya dan la "alarma" antes de que los jugos digestivos puedan filtrarse a la cavidad abdominal. Los investigadores informan sobre esta novedosa tecnología en la prestigiosa revista Nature Communications.

Burbujas de gas en ultrasonidos

El novedoso material consigue la "visión" gracias a una reacción sensible a los cambios en el valor del pH y a la presencia de determinadas proteínas en las proximidades de la herida. Dependiendo de la localización de la fuga, la reacción se produce en cuestión de minutos o de pocas horas. Hasta ahora, los profesionales sanitarios han tenido que depender de las reacciones físicas de los afectados o de pruebas de laboratorio que se producen mucho más tarde - ambas indicaciones pueden llegar demasiado tarde a la hora de proporcionar un indicio claro de una fuga en la costura.

El parche sensor, en cambio, permite detectar el líquido digestivo que se escapa en caso de fuga gracias a su estructura compuesta. Por ejemplo, el jugo gástrico ácido reacciona con el material del sensor, de modo que aparecen finas burbujas de gas en la matriz del parche. Las burbujas pueden visualizarse mediante ultrasonidos. "Los parches pueden equiparse con sensores a medida para distintas partes del tubo digestivo", explica Anthis. Además, el parche puede incluso liberar medicamentos en caso necesario, como agentes antibacterianos.

Sensor con una forma llamativa

En su último desarrollo, el investigador de Empa y ETH Zúrich Benjamin Suter, junto con Anthis y Herrmann, ha dotado al parche de capacidades adicionales: La respuesta del sensor ahora también implica un cambio visible durante un examen del paciente mediante tomografía computarizada (TC). Si se produce una fuga en la zona operada, las desviaciones del contraste en las imágenes de ultrasonidos y TC indican la existencia de una fuga. Esta detección también se ve facilitada por la nueva composición del material del sensor integrado, que, gracias a un compuesto insoluble de óxido de tántalo, puede adoptar una forma adecuada que resulte llamativa en el proceso de obtención de imágenes. En contacto con el fluido digestivo, cambia su forma, por ejemplo, de circular a anular. "En el futuro, un sensor cuya forma destaque claramente de las estructuras anatómicas en las imágenes de TC y ultrasonidos podría reducir la ambigüedad de los diagnósticos de fugas inminentes", afirma Inge Herrmann, jefa del equipo.

Superpegamento biocompatible

Además, el material está dotado de las propiedades necesarias para el cierre de heridas: unión estable al tejido, formación de redes y estabilidad frente a fluidos digestivos. De este modo, el superpegamento biocompatible y rentable, compuesto en gran parte por agua, no sólo podría reducir el riesgo de complicaciones tras una intervención quirúrgica abdominal, sino también acortar las estancias hospitalarias y ahorrar costes sanitarios. "El proyecto del parche intestinal ya está despertando un gran interés entre la profesión médica", informa Herrmann. Ahora es importante avanzar en la aplicación práctica de esta innovación clínicamente relevante".

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