Dos investigadoras de la UPC crean una nueva generación de mallas quirúrgicas inteligentes para curar hernias abdominales e inguinales

Investigadores de la UPC participan en la transformación del sistema energético europeo para adaptarlo a las renovables
agosto 5, 2020
Un grupo de la UPC investiga con B. Braun nuevas estrategias de inactivación del virus SARS-CoV-2 mediante nanopartículas funcionalizadas y activación de nanofuentes de calor
junio 28, 2020

El Grup d’Innovació en Materials i Enginyeria Molecular (IMEM) de la UPC ha desenvolupat una malla quirúrgica dinàmica capaç de modular-se davant de canvis de temperatura i humitat per minimitzar els riscos d’inflamació i dolor crònic en la cura de les hèrnies abdominals i inguinals. El projecte ‘4D-POLYSENSE’ s’emmarca en el programa europeu Horizon 2020 i ha estat liderat per la UPC en col·laboració amb l’empresa B. Braun Surgical, S.A.U.



Cada any es practiquen al món més de 20 milions d’intervencions quirúrgiques de reparació d’hèrnies, la majoria abdominals i inguinals. La tècnica més efectiva per reparar el teixit danyat, ja sigui amb cirurgia oberta o laparoscòpica, és la col·locació d’una malla quirúrgica.

Ara, en el marc del projecte europeu 4D-POLYSENSE, el Grup d’Innovació en Materials i Enginyeria Molecular (IMEM), vinculat a l’Escola d’Enginyeria Barcelona Est (EEBE) de la Universitat Politècnica de Catalunya · BarcelonaTech (UPC), ha desenvolupat una nova generació de malles quirúrgiques no absorbibles, amb una capa d’hidrogel biocompatible, dissenyat per ajudar a reduir els problemes relacionats amb la implantació de materials polimèrics rígids en zones en contacte amb teixits delicats de la paret abdominal. La clau està en el material intel·ligent amb què estan dissenyades: un gel polimèric termosensible, capaç de respondre als canvis de temperatura i d’adaptar-se als teixits tous modulant-ne la forma.

Com actua l’hidrogel termosensible?
Els hidrogels són un tipus de material polimèric capaç de retenir una gran quantitat de líquid sense dissoldre’s. Els hidrogels termosensibles tenen propietats d’inflament modulades pels canvis de temperatura. Així, en contacte amb la temperatura corporal, el material és capaç d’expandir-se o contreure’s per adaptar-se a la zona d’implantació. Aquest efecte, anomenat ‘4D response’ o efecte dinàmic, s’aconsegueix pel revestiment d’hidrogel sobre els fils de polipropilè de la malla, que li aporta les capacitats de resposta als canvis de temperatura i d’humitat.

Tal com explica la investigadora principal del projecte, Elaine Armelin, de l’IMEM, “per primer cop, s’ha obtingut una malla quirúrgica no-absorbible capaç d’oferir unes propietats d’adaptabilitat segons la temperatura i la humitat de l’entorn local on s’implantarà”. Es tracta de la primera malla quirúrgica capaç de respondre a canvis de temperatura de 25 a 40 graus centígrads.

La recerca es troba actualment en fase de laboratori (in vitro). En un article publicat recentment a la revista científica Advanced Functional Materials, les investigadores de la UPC expliquen com es pot convertir una malla de polipropilè estàtica en un sistema dinàmic i com canvien les seves propietats estructurals. Tal com argumenta Armelin, “la fabricació de les malles quirúrgiques convencionals es basa en una tecnologia tèxtil, àmpliament coneguda, que transforma les fibres de polímer (1D) en una estructura teixida bidimensional (2D). Gràcies a la deposició de l’hidrogel, l’estructura 2D es converteix en un material intel·ligent capaç de respondre a determinats estímuls, com són els canvis de temperatura local, donant pas a una estructura activa i dinàmica, amb capacitat de moviment que li permet adaptar-se a l’entorn. És el que es coneix com a tecnologia 4D”.

Aquesta capacitat de modulació i adaptació del material serà molt útil en el moment de la cirurgia, perquè facilitarà a l’equip mèdic la manipulació durant la implantació, però també en el post-operatori, en permetre una millor adaptació al teixit circumdant i la minimització del risc de dolor post-implantació per al pacient. “L’efecte adaptatiu de la malla està dissenyat per ajudar a reduir els risc de processos inflamatoris que puguin sorgir després de la intervenció quirúrgica, fet que comportaria no només la millora de la qualitat de vida de les persones operades, sinó també un estalvi econòmic pel sistema de salut, en minimitzar el risc de reintervenció o la reducció de la medicació derivada del dolor crònic”, assegura la investigadora.



Un projecte amb finançament europeu
El projecte ‘4D-POLYpropylene meshes as SENsitive motion Sensors’ (4D POLYSENSE, per les seves sigles en anglès) s’ha desenvolupat al llarg dels darrers dos anys, en el marc del programa europeu Horizon 2020, amb un pressupost de 159.000 euros. El projecte ha anat a càrrec de les investigadores Elaine Armelin i Sonia Lanzalaco, del grup de recerca IMEM, vinculat al Departament d’Enginyeria Química de la UPC, amb el suport de l’empresa B. Braun Surgical, S.A.U. (Spain), multinacional del sector hospitalari líder en la producció i venda de productes sanitaris a Europa, que col·labora activament amb diversos grups de recerca de la UPC. Per part de la companyia, hi han participat el director de Recerca i Desenvolupament, Pau Turon, i l’equip de recerca de Malles i Biològics, amb les investigadores Christine Weis, Irene Prieto i Kamelia Traeger.

En la fase actual de desenvolupament, les investigadores estan treballant en l’optimització dels processos d’esterilització de la malla, en col·laboració amb B. Braun Surgical, S.A.U. 

Els resultats de la recerca s’han divulgat també en altres dues revistes científiques internacionals: Soft Matter i Journal of Materials Chemistry B.