(Arriba) Principio del adhesivo biodegradable hecho mezclando copolímero dibloque de poli(etilenglicol)-poli(ácido láctico) y ácido tánico en agua. El coacervato amarillo se precipita a través de enlaces de hidrógeno entre las micelas del copolímero en bloque y el ácido tánico, y presenta adhesión. Después del tratamiento térmico, los enlaces de hidrógeno se reorganizan para mejorar aún más la adhesión. (Abajo) Comparación de adherencia. En comparación con el uso de polímero de poli(etilenglicol) (d), puede soportar 10 veces más peso cuando se usa copolímero en bloque (e) y 60 veces más peso después del tratamiento térmico (f). Los valores G’ indicados representan el módulo elástico del material. Crédito: JACS Au (2022). DOI: 10.1021/jacsau.2c00241
Los adhesivos médicos son materiales que se pueden aplicar a diversos usos, como la cicatrización de heridas, la hemostasia, la anastomosis vascular y la ingeniería de tejidos, y se espera que contribuyan en gran medida al desarrollo de la cirugía mínimamente invasiva y los trasplantes de órganos. Sin embargo, los adhesivos que tienen alta adherencia y baja toxicidad mientras que también son capaces de descomponerse en el cuerpo son raros.
Los adhesivos basados en proteínas naturales, como la fibrina y el colágeno, tienen una alta biocompatibilidad pero una fuerza adhesiva insuficiente. Los adhesivos de polímeros sintéticos a base de uretano o acrílico tienen mayor adherencia pero no se descomponen bien y pueden provocar una reacción inflamatoria en el organismo.
Un equipo de investigación conjunto dirigido por el profesor Myungeun Seo y el profesor Haeshin Lee del Departamento de Química de KAIST ha desarrollado un adhesivo biocompatible a partir de polímeros biocompatibles utilizando ácido tánico, la fuente de astringencia del vino.
El equipo de investigación se centró en el ácido tánico, un producto polifenólico natural. El ácido tánico es un polifenol presente en grandes cantidades en las cáscaras de frutas, nueces y cacao. Tiene una alta afinidad y capacidad de recubrimiento sobre otras sustancias, y percibimos el sabor astringente del vino cuando el ácido tánico se adhiere a la superficie de la lengua. Cuando el ácido tánico se mezcla con polímeros hidrofílicos, forman coacervados o pequeñas gotas de fluidos gelatinosos que se hunden.
Si los polímeros utilizados son biocompatibles, la mezcla se puede aplicar como un adhesivo médico con baja toxicidad. Sin embargo, los coacervados son fundamentalmente fluidos y no pueden soportar grandes fuerzas, lo que limita sus capacidades adhesivas. Por lo tanto, aunque se ha discutido activamente la investigación para utilizarlo como adhesivo, aún no se ha desarrollado un material biodegradable que muestre una fuerte adhesión debido a su alta resistencia al cizallamiento.
(a) Descripción general de un método de trasplante de cabello que utiliza un adhesivo biodegradable (derecha) en comparación con un método de trasplante de cabello convencional (izquierda) que trasplanta cabello que contiene folículos pilosos. Después de aplicar un adhesivo en la punta del cabello, se fija a la piel implantándolo a través de una inyección subcutánea, y es posible repetir el tratamiento. (b) Resultados iniciales de las pruebas con animales. Un día después de 15 trasplantes de cabello, quedan 12 mechones de cabello. Si tira de los 3 mechones de cabello, puede ver que todo el cuerpo está levantado, lo que indica que está firmemente implantado en la piel. Todas las hebras de cabello aplicadas sin el nuevo material adhesivo se cayeron, y en el caso del adhesivo sin tratamiento térmico, la eficiencia fue de 1/7. Crédito: JACS Au (2022). DOI: 10.1021/jacsau.2c00241
El equipo de investigación descubrió una forma de mejorar la adhesión mezclando dos polímeros biocompatibles aprobados por la FDA, polietilenglicol (PEG) y ácido poliláctico (PLA). Mientras que el PEG (que se usa ampliamente en colirios y cremas) es hidrofílico, el PLA (un bioplástico bien conocido derivado del ácido láctico) es insoluble en agua.
El equipo combinó los dos en un copolímero de bloque, que formó agregados de PLA hidrofílicos en agua con bloques de PEG rodeándolos. Un coacervado creado al mezclar las micelas y el ácido tánico se comportó como un sólido debido a los componentes duros del PLA y mostró un módulo elástico mil veces mejor que el PEG, lo que le permitió soportar una fuerza mucho mayor como adhesivo.
Además, el equipo de investigación observó que las propiedades mecánicas del material se pueden mejorar más de cien veces mediante un proceso de calentamiento y enfriamiento que se utiliza para tratar metales con calor. También descubrieron que esto se debe a las interacciones forzadas entre las matrices de micelas y ácido tánico.
El equipo de investigación utilizó el hecho de que el material muestra una irritación mínima en la piel y se descompone bien en el cuerpo para demostrar su posible aplicación como adhesivo para el trasplante de cabello a través de un experimento con animales. El profesor Haeshin Lee, que ha sido pionero en varios campos de aplicación, incluidos los adhesivos médicos, los agentes hemostáticos y el champú para oscurecer, se centró en las capacidades adhesivas y la baja toxicidad de los polifenoles como el ácido tánico, y ahora espera mejorar las limitaciones de los métodos actuales de trasplante capilar. que todavía implican la transferencia de folículos y son difíciles de repetir
La investigación fue publicada en línea el 22 de agosto en la revista JACS Au bajo el título «Pegamento de ácido tánico-copolímero en bloque biodegradable».
El ácido puede ser un ingrediente clave para una mejor fuerza adhesiva, componentes electrónicos
Jongmin Park et al, Copolímero de bloque biodegradable: pegamento de ácido tánico, JACS Au (2022). DOI: 10.1021/jacsau.2c00241
Citación: El equipo desarrolla un adhesivo biocompatible aplicable a los trasplantes de cabello (10 de octubre de 2022) consultado el 10 de octubre de 2022 en https://phys.org/news/2022-10-team-biocompatible-adhesive-applicable-hair.html
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