Nuevo recubrimiento superficial podría prevenir la coagulación sanguínea en dispositivos médicos e implantes

Estos implantes se enfrentan a una presión constante dentro del cuerpo humano, ya que las válvulas cardíacas trabajan bajo alta presión para bombear sangre, abriéndose y cerrándose cientos de millones de veces en un lapso de diez años.

Las proteínas presentes en la sangre pueden acumularse en la superficie de estos implantes, formando gradualmente coágulos sanguíneos. Esto a menudo requiere una cirugía invasiva para reemplazar o quitar el implante. En respuesta a este desafío, los científicos están explorando el uso de una macromolécula común que se encuentra en las células humanas para crear materiales que podrían prevenir la formación de coágulos sanguíneos en dispositivos médicos e implantes.

Los zwitteriones, un tipo de macromolécula presente en las células humanas, son únicos porque poseen simultáneamente cargas positivas y negativas, lo que las hace eléctricamente neutras en general. El término "zwitter" proviene de la palabra alemana que significa "híbrido", lo que refleja esta característica de doble carga. Estas moléculas son muy eficaces para formar enlaces con las moléculas de agua. Los zwitteriones ya se producen de forma natural en las membranas celulares, donde ayudan a crear una fina capa de agua, lo que asegura que la sangre y otras proteínas fluyan sin problemas a través del corazón y los órganos sin adherirse a las superficies.

Basándose en la capacidad de las zwitteriones para atraer agua mientras permanecen químicamente neutras, los investigadores de la Universidad de Sídney (Sídney, Australia) han desarrollado un recubrimiento zwitteriónico que se une al agua para crear una fina capa acuosa. Inspirado por las propiedades naturales de las membranas celulares, el equipo de investigación está trabajando para replicar esta función para diseñar materiales que podrían prolongar la vida útil de los implantes médicos.

Hasta ahora, el equipo ha creado un recubrimiento zwitteriónico que, cuando se aplica a superficies de materiales, forma una fina capa de agua de apenas unos nanómetros de espesor, creando esencialmente una "armadura" acuosa protectora. Por el contrario, los materiales sin el recubrimiento repelen y dispersan el agua fuera de la superficie.

Los investigadores ahora se centran en el desarrollo de nuevas fórmulas que se puedan unir químicamente a la superficie de varios tipos de implantes, ya sean de tejido, metal, plástico o caucho. El objetivo es minimizar la interacción con la sangre y, de este modo, prevenir la formación de coágulos. El equipo ha publicado una revisión detallada en Cell Biomaterials, en la que se describen las posibles aplicaciones de los zwitteriones en biomedicina y se proporciona un plan integral para el diseño de tecnologías de recubrimiento de superficies.

“Al utilizar materiales recubiertos de Zwitterion, pretendemos reducir el riesgo de coágulos sanguíneos y aumentar la vida útil de las válvulas cardíacas y otros implantes médicos”, dijo el Dr. Sina Naficy, quien lidera el equipo de investigación que desarrolla válvulas cardíacas que son más resistentes a los coágulos sanguíneos.