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Apr 28, 2023

Líquido

Volume de comunicações da natureza

Nature Communications volume 13, Número do artigo: 5035 (2022) Citar este artigo

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A hemorragia não compressível é um desafio clínico não atendido que é responsável por alta mortalidade no trauma. Fluxos sanguíneos pressurizados rápidos sob hemorragia prejudicam a função e a integridade de agentes hemostáticos e a adesão de selantes bioadesivos. Aqui, relatamos o design e o desempenho de bioadesivos microestruturados bioinspirados, formados com um xerogel resistente macroporoso infundido com líquidos funcionais. O xerogel pode absorver rapidamente fluidos interfaciais, como sangue total, e promover a coagulação do sangue, enquanto os líquidos infundidos facilitam a ligação interfacial, vedação e função antibacteriana. Sua sinergia permite que os bioadesivos formem adesão resistente em tecidos humanos e suínos ex vivo e diversas superfícies projetadas sem a necessidade de compressão, bem como remoção instantânea sob demanda e estabilidade de armazenamento. Demonstramos uma eficácia hemostática e biocompatibilidade significativamente melhoradas em ratos e porcos em comparação com contrapartes não estruturadas e produtos comerciais. Este trabalho abre novos caminhos para o desenvolvimento de bioadesivos e selantes hemostáticos.

A hemorragia descontrolada é responsável por mais de 30% das mortes por trauma1,2. Apesar dos enormes esforços de pesquisa, desafios críticos permanecem para o tratamento de hemorragias não compressíveis e estreitas profundas, que apresentam fluxos sanguíneos pressurizados rápidos de locais de feridas3,4. Estratégias comuns dependentes apenas de agentes hemostáticos, como trombina e caulim, para promover a coagulação sanguínea são limitadas pela baixa taxa de coagulação e coagulopatias5. Estratégias alternativas são selantes bioadesivos que bloqueiam fisicamente o local do sangramento6,7,8,9,10. A remoção de fluidos interfaciais é crítica para a formação de adesão e desempenho de vedação dos bioadesivos11. No entanto, os bioadesivos existentes são lentos e ineficazes na remoção do sangue pressurizado rápido na interface devido às suas estruturas não e nanoporosas12,13. Situações em pontos de atendimento e salas de emergência impõem outros requisitos, como facilidade de uso e estabilidade de armazenamento, que muitas vezes são negligenciados1. Enfrentar esses desafios exige novos designs e materiais para hemorragia não compressível.

Na natureza, alguns organismos marinhos aderem a superfícies bioincrustadas com adesivos que apresentam arquitetura microestrutural e líquido infundido. Exemplos incluem placas de mexilhão com estrutura microporosa14 e platelmintos com canais glandulares para armazenamento e entrega de líquidos adesivos (Fig. 1a)15. Esses bioadesivos microestruturados contrastam com bioadesivos usados ​​clinicamente, como cianoacrilato, colas de fibrina e bioadesivos à base de hidrogel, que não possuem estruturas porosas e líquido infiltrado12,16. Os adesivos à base de catecol, inspirados nos mexilhões, formam modesta adesão úmida, mas também não mimetizam as estruturas porosas14. Esses designs não estruturados/homogêneos podem evitar vazamentos e beneficiar a vedação, mas, por sua vez, limitam a capacidade de absorver e manipular o fluido interfacial. Tal limitação é prejudicial em condições de hemorragia, pois o sangue pressurizado rapidamente pode eliminar os agentes hemostáticos e interromper qualquer coágulo sanguíneo mal formado que seja intrinsecamente frágil17,18,19. Embora os fluidos interfaciais inibam a adesão de materiais, os bioadesivos não estruturados não podem remover rapidamente esses fluidos devido ao lento processo de difusão e aos grandes componentes do sangue, mesmo que seja utilizada uma matriz seca e/ou um líquido repelente hidrofóbico8,20. Absorver e resistir a fluxos sanguíneos pressurizados é, portanto, de missão crítica para tecnologias hemostáticas no tratamento de hemorragia não compressível.

a Ilustração esquemática de organismos marinhos que contêm microporos interconectados para adesividade e transporte de reagentes líquidos. b Esquema de LIMB aderindo a substratos expostos ao sangue. c Esquemas mostrando que o LIMB pode absorver fluido interfacial, secretar líquidos funcionais e coagular o sangue, proporcionando assim a função de adesão, hemostática e vedação. d Imagem confocal de LIMB marcado com rodamina (vermelho) contendo microporos, parcialmente preenchido com um líquido funcional de quitosana marcado com FITC (verde). e Tamanhos de superfície e poros internos em LIMB contendo 2 M ou 5 M PAAm. f–h Curvas de tensão-estiramento (f), energia de fratura (g) e comprimentos fractocoesivos (h) de LIMBs com conteúdo variável de PAAm. Os valores em e, g, h representam a média ± sd (n = 40 para 2M-LIMB Surface; 20 para 2M-LIMB Internal; e 30 para 5M-LIMB Surface e Internal em e; n = 4 em g, h; O experimento foi repetido três vezes independentemente com resultados semelhantes para d).