Des chercheurs financés par NIBIB ont développé des nanomatériaux activés au laser qui s'intègrent aux tissus blessés pour former des joints supérieurs aux sutures pour contenir les fluides corporels et prévenir les infections bactériennes.

La réparation tissulaire suite à une blessure ou pendant une intervention chirurgicale est classiquement réalisée avec des sutures et des agrafes, qui peuvent provoquer des lésions tissulaires et des complications, y compris l'infection. Des colles et des adhésifs ont été développés pour résoudre certains de ces problèmes, mais peuvent introduire de nouveaux problèmes tels que la toxicité, mauvaise adhérence, et l'inhibition des processus naturels de guérison du corps, comme la migration cellulaire dans l'espace de la plaie.

Maintenant, des chercheurs financés par le NIBIB de l'Arizona State University développent une nouvelle technologie de scellant qui ressemble un peu à de la science-fiction :les nanoscellants activés au laser (LANS).

« LANS améliore les méthodes actuelles, car ils sont nettement plus biocompatibles que les sutures ou les agrafes, " explique David Rampulla, Doctorat., directeur du programme NIBIB en Biomatériaux. "Une biocompatibilité accrue signifie qu'ils sont moins susceptibles d'être considérés comme des étrangers, substance irritante, ce qui réduit le risque d'une réaction dommageable du système immunitaire."

Cependant, la biocompatibilité n'implique pas la simplicité. Le groupe Arizona a développé cette technologie en choisissant et en testant avec soin les matériaux contenus dans le scellant ainsi que le type spécifique de lumière laser nécessaire pour activer le scellant sans causer de dommages collatéraux aux tissus induits par la chaleur.

Le scellant est fait de soie biocompatible incrustée de minuscules particules d'or appelées nanotiges. Le laser chauffe les nanotiges d'or pour activer le mastic de soie. Une fois activé, le nanoscellant de soie a des propriétés spéciales qui le font se déplacer doucement ou « s'interdigiter » avec les protéines tissulaires pour former un joint solide. L'or a été utilisé car il refroidit rapidement après chauffage au laser, minimiser les dommages aux tissus périphériques causés par une exposition prolongée à la chaleur.

Deux types de LANS en forme de disque ont été développés. L'un est résistant à l'eau pour une utilisation dans des environnements liquides, comme la chirurgie pour enlever une section de l'intestin cancéreux. Le scellant doit fonctionner dans un environnement liquide pour rattacher les extrémités de l'intestin. Un joint étanche est essentiel pour garantir que les bactéries présentes dans l'intestin ne s'infiltrent pas dans la circulation sanguine, où elles peuvent entraîner une infection sanguine grave connue sous le nom de sepsis.

Les LANS résistants à l'eau ont été testés pour la réparation d'échantillons d'intestin de porc. Par rapport à l'intestin suturé et collé, le LANS a montré une résistance supérieure dans les tests de pression d'éclatement, mesurée en pompant du liquide dans l'intestin. Spécifiquement, la capacité du LANS à contenir du liquide sous pression était similaire à celle d'un intestin sain et sept fois plus forte que les sutures. LANS a également empêché les fuites bactériennes de l'intestin réparé.

L'autre type de LANS se mélange avec de l'eau pour former une pâte qui peut être appliquée sur les plaies superficielles de la peau. Ce type a été testé sur la réparation d'une plaie cutanée de souris et comparé à la fois à la peau suturée et à la peau réparée avec une colle adhésive. Les LANS ont été mis en pâte, appliqué sur la peau découpée et activée au laser sur les bords du scellant.

Deux jours après l'application, le LANS a entraîné une augmentation significative de la résistance de la peau par rapport à la colle ou aux sutures. En outre, la peau avait moins de neutrophiles et de débris cellulaires, qui indiquent qu'il y avait moins d'une réaction immunitaire au LANS.

"Nos résultats ont démontré que notre combinaison de nanomatériaux à intégration tissulaire, avec l'intensité réduite de la chaleur requise dans ce système est une technologie prometteuse pour une utilisation éventuelle dans tous les domaines de la médecine et de la chirurgie, " a déclaré Kaushal Rege, Doctorat., Professeur de génie chimique à l'Arizona State et auteur principal de l'étude. "En plus d'affiner les paramètres de liaison photochimique du système, nous testons maintenant des formulations qui permettront le chargement et la libération du médicament avec différents médicaments et avec différents profils de libération prolongée qui optimisent le traitement et la guérison. »