Gel Oxigenante Cura Heridas Crónicas y Reduce Riesgo de Amputación

El aumento de las poblaciones envejecidas y las crecientes tasas de diabetes están impulsando un incremento en las heridas crónicas, lo que expone a más pacientes al riesgo de amputaciones. Investigadores de la Universidad de California en Riverside (UCR) han desarrollado un gel que libera oxígeno, capaz de curar lesiones que de otro modo podrían progresar hasta la pérdida de una extremidad.

Las lesiones que no cicatrizan en más de un mes se consideran heridas crónicas. Se estima que afectan a 12 millones de personas anualmente en todo el mundo, y a alrededor de 4.5 millones en los Estados Unidos. De estos, aproximadamente uno de cada cinco pacientes finalmente requerirá una amputación que cambiará su vida.

El nuevo gel, probado en modelos animales, se dirige a lo que los investigadores creen que es una causa fundamental de muchas heridas crónicas: la falta de oxígeno en las capas más profundas del tejido dañado. Sin suficiente oxígeno, las heridas permanecen en un estado prolongado de inflamación, lo que permite que las bacterias prosperen y el tejido se deteriore en lugar de regenerarse.

“Las heridas crónicas no cicatrizan por sí solas”, afirmó Iman Noshadi, profesora asociada de bioingeniería de la UCR, quien dirigió el equipo de investigación.

Existen cuatro etapas para la curación de heridas crónicas: inflamación, vascularización donde el tejido comienza a formar vasos sanguíneos, remodelación y regeneración o curación. En cualquiera de estas etapas, la falta de un suministro estable y constante de oxígeno es un gran problema.

Iman Noshadi, profesora asociada de bioingeniería, UCR

Cuando el oxígeno del aire o del torrente sanguíneo no puede penetrar lo suficientemente profundo en el tejido lesionado, el resultado es la hipoxia, lo que dificulta la curación normal. El enfoque de los investigadores para prevenir la hipoxia con un gel se detalla en un artículo publicado en Nature Communications Materials.

El gel, suave y flexible, contiene agua, así como un líquido a base de colina que es antibacteriano, no tóxico y biocompatible. Cuando se combina con una pequeña batería similar a las que se utilizan en los audífonos, el gel se convierte en una pequeña máquina electroquímica que divide las moléculas de agua para generar un flujo lento y constante de oxígeno.

A diferencia de los tratamientos que solo suministran oxígeno en la superficie, el gel se adapta a la forma única de cada herida, llenando las grietas donde los niveles de oxígeno suelen ser más bajos y el riesgo de infección es mayor. Antes de solidificarse, el material se moldea con precisión a los contornos del tejido dañado.

Igualmente importante, la administración de oxígeno es continua. La vascularización puede tardar semanas, por lo que las ráfagas breves de oxígeno no son suficientes. El nuevo sistema puede proporcionar niveles sostenidos de oxígeno hasta por un mes, lo que ayuda a transformar una herida que no cicatriza en una que se comporta como una lesión normal.

En pruebas realizadas en ratones diabéticos y ancianos, elegidos porque sus heridas se asemejan estrechamente a las heridas crónicas en humanos mayores, las lesiones no tratadas no cicatrizaron y, a menudo, fueron fatales. Con el parche generador de oxígeno aplicado y reemplazado semanalmente, las heridas se cerraron en aproximadamente 23 días y los animales sobrevivieron.

“Podríamos fabricar este parche como un producto donde el gel podría necesitar renovarse periódicamente”, dijo Prince David Okoro, candidato a doctorado en bioingeniería de la UCR en el laboratorio de Noshadi y coautor del artículo.

La química del gel ofrece un beneficio adicional. La colina, un componente clave, tiene propiedades que ayudan a modular el sistema inmunológico y a calmar la inflamación excesiva. Las heridas crónicas a menudo se ven abrumadas por especies reactivas de oxígeno, que son moléculas inestables que dañan las células y prolongan la inflamación. Al aumentar el oxígeno estable y, al mismo tiempo, ayudar a controlar esta sobre reacción inmunitaria, el gel restablece el equilibrio en lugar de provocar un mayor estrés.

“Existen vendajes que absorben líquidos y algunos que liberan agentes antimicrobianos”, dijo Okoro. “Pero ninguno de ellos aborda realmente la hipoxia, que es el problema fundamental. Estamos abordando eso directamente”.

Las implicaciones de este proyecto se extienden más allá del cuidado de heridas. La privación de oxígeno y nutrientes son desafíos importantes en los intentos de hacer crecer tejidos u órganos de reemplazo, que es uno de los principales objetivos del laboratorio de Noshadi.

“Cuando el grosor de un tejido aumenta, es difícil difundir lo que necesita, por lo que las células comienzan a morir”, dijo Noshadi. “Este proyecto puede verse como un puente para crear y mantener órganos más grandes para las personas que los necesitan”.

Existen algunos factores que causan la prevalencia de heridas crónicas que no se pueden resolver con un gel. Además del aumento de las tasas de diabetes y el envejecimiento de la población, Baishali Kanjilal, bioingeniera de la UCR y coautora del artículo, señala otros factores.

“Nuestros estilos de vida sedentarios están provocando una disminución de nuestras respuestas inmunitarias”, dijo. “Es difícil llegar a las raíces sociales de nuestros problemas. Pero esta innovación representa una oportunidad para reducir las amputaciones, mejorar la calidad de vida y darle al cuerpo lo que necesita para curarse solo”.