Desarrollo y caracterización de adhesivos tisulares basados en zeína

Abstract

En la práctica médica, las cirugías son procedimientos rutinarios que requieren de suturas para cerrar las incisiones. Las suturas son efectivas uniendo los tejidos, pero generalmente son asociadas con procesos inflamatorios, irritación e infecciones. Los adhesivos tisulares son materiales prometedores para sustituir las suturas, pero hoy en día las opciones de adhesivos tisulares no son efectivas cerrando heridas (v.gr., selladores de fibrina utilizados como complementos de suturas) y presentan citotoxicidad (v.gr., cianoacrilatos). La presente tesis presenta el desarrollo y caracterización de un adhesivo tisular sintonizable basado en zeína. La zeína es una proteína obtenida del maíz que pertenece a la familia de las prolaminas. Esta proteína es una materia prima ideal para los adhesivos quirúrgicos, ya que es naturalmente adhesiva, estable en condiciones húmedas, biocompatible, biodegradable, de origen vegetal (el cual reduce los riesgos de transmisión viral), bajo costo y fácil de procesar. El adhesivo tisular consiste en una base de zeína disuelta en etanol. Se evaluó el desempeño mecánico y biológico de los adhesivos analizando el efecto del ácido acético como aditivo cosolvente y PEG 400 como aditivo plastificante. El adhesivo se preparó mediante la adición de 5 g de zeína en polvo a 15 mL de etanol a una temperatura de 65ºC y en agitación constante de 300 rpm por 45 minutos. Las propiedades adhesivas, fisicoquímicas y biológicas de los adhesivos se caracterizaron mediante pruebas mecánicas, microscopía, FTIR, índice de hinchazón y respuesta celular in vitro. Posteriormente, los adhesivos se formularon con nanopartículas de plata (AgNPs; por sus siglas en inglés “Argentum nanoparticles”), a concentraciones de 1.5 mg/mL y 3 mg/mL para conferir propiedades antimicrobianas frente a Staphylococcus aureus. Adicionalmente, los adhesivos tisulares se analizaron mecánicamente (ensayos de esfuerzo cortante por cizallamiento) siguiendo los lineamientos reportados en la norma ASTM F2255-05 donde se comparó con la matriz de zeína. La caracterización mecánica mostró que los aditivos afectaron el desempeño adhesivo de las formulaciones. Por ejemplo, se observa una tendencia a incrementar el Módulo de Young y la tensión máxima al agregar aditivos siendo mayor en presencia de ambos (PEG 400 y ácido acético). La microestructura del adhesivo y de su interfaz al ser adherido a piel porcina fue observada mediante Microscopía Electrónica de Barrido (SEM, por sus siglas en inglés). La formulación que contenía PEG 400 y ácido acético muestra una microestructura que sugiere una interacción adhesiva entre la piel porcina y nuestro adhesivo tisular. También el adhesivo fue sometido a pruebas de cito compatibilidad in vitro donde se cultivaron fibroblastos BJ sobre el adhesivo de zeína y la matriz y se observó el crecimiento y la proliferación celular donde se muestra un incremento poblacional en cada una de las muestras. Finalmente la actividad anti- bacterial fue evaluada incorporando AgNPs en polvo a nuestros adhesivos. Los adhesivos basados en zeína a diferentes concentraciones de AgNPs fueron expuestos a S. aureus donde observamos inhibición bacteriana en las formulaciones con altas concentraciones de nanopartículas. Nuestros resultados presentados en esta tesis sugieren que la zeína es una matriz polimérica con potencial para emplearse como adhesivo tisular para heridas superficiales, coadyuvante a suturas quirúrgicas y como adhesivo con agente anti – bacteriano. Sus características se pueden ajustar fácilmente para coincidir con las propiedades mecánicas de diferentes tejidos para una amplia variedad de aplicaciones.