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

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Microscopía óptica de la malla de polipropileno

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Las investigadoras de la UPC Elaine Armelin (derecha) y Sonia Lanzalaco (izquierda).

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La investigadora post-doctoral de la UPC Sonia Lanzalaco trabajando con la malla en el laboratorio

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Recreación del efecto dinámico de la malla que le aporta el gel. Proyecto 4D-Polysense

El Grupo de Innovación en Materiales e Ingeniería Molecular (IMEM) de la UPC ha desarrollado una malla quirúrgica dinámica capaz de modularse ante cambios de temperatura y humedad para minimizar los riesgos de inflamación y dolor crónico en la curación de las hernias abdominales e inguinales. El proyecto '4D-POLYSENSE' se enmarca en el programa europeo Horizon 2020 y ha estado liderado por la UPC en colaboración con la empresa B. Braun Surgical, S.A.U.

22/07/2020

Cada año se practican en el mundo más de 20 millones de intervenciones quirúrgicas de reparación de hernias, la mayoría abdominales e inguinales. La técnica más efectiva para reparar el tejido dañado, ya sea con cirugía abierta o laparoscópica, es la colocación de una malla quirúrgica.

Ahora, en el marco del proyecto europeo 4D-POLYSENSE, el Grupo de Innovación en Materiales e Ingeniería Molecular (IMEM), vinculado a la Escuela de Ingenirería de Barcelona Este (EEBE) de la Universitat Politècnica de Catalunya · BarcelonaTech (UPC), ha desarrollado una nueva generación de mallas quirúrgicas no absorbibles, con una capa de hidrogel biocompatible, diseñado para ayudar a reducir los problemas relacionados con la implantación de materiales poliméricos rígidos en zonas en contacto con tejidos delicados de la pared abdominal. La clave está en el material inteligente con el que están diseñadas: un gel polimérico termosensible, capaz de responder a los cambios de temperatura y de adaptarse a los tejidos blandos modulando su forma.

¿Cómo actúa el hidrogel termosensible?
Los hidrogeles son un tipo de material polimérico capaz de retener una gran cantidad de líquido sin disolverse. Los hidrogeles termosensibles tienen propiedades de hinchamiento moduladas por los cambios de temperatura. Así, en contacto con la temperatura corporal, el material es capaz de expandirse o contraerse para adaptarse a la zona de implantación. Este efecto, llamado '4D response' o efecto dinámico, se consigue por el revestimiento de hidrogel sobre los hilos de polipropileno de la malla, que le aporta las capacidades de respuesta a los cambios de temperatura y de humedad.

Tal como explica la investigadora principal del proyecto, Elaine Armelin, del IMEM, "por primera vez, se ha obtenido una malla quirúrgica no absorbible capaz de ofrecer unas propiedades de adaptabilidad según la temperatura y la humedad del entorno local donde se implantará". Se trata de la primera malla quirúrgica capaz de responder a cambios de temperatura de 25 a 40 grados centígrados.

La investigación se encuentra actualmente en fase de laboratorio (in vitro). En un artículo publicado recientemente en la revista científica Advanced Functional Materials, las investigadoras de la UPC explican cómo se puede convertir una malla de polipropileno estática en un sistema dinámico y cómo cambian sus propiedades estructurales. Tal como argumenta Armelin, "la fabricación de las mallas quirúrgicas convencionales se basa en una tecnología textil, ampliamente conocida, que transforma las fibras de polímero (1D) en una estructura tejida bidimensional (2D). Gracias a la deposición del hidrogel, la estructura 2D se convierte en un material inteligente capaz de responder a determinados estímulos, como son los cambios de temperatura local, dando paso a una estructura activa y dinámica, con capacidad de movimiento que le permite adaptarse al entorno. Es lo que se conoce como tecnología 4D".

Esta capacidad de modulación y adaptación del material será muy útil en el momento de la cirugía, porque facilitará al equipo médico la manipulación durante la implantación, pero también en el postoperatorio, al permitir una mejor adaptación al tejido circundante y la minimización del riesgo de dolor post-implantación para el paciente. "El efecto adaptativo de la malla está diseñado para ayudar a reducir los riesgos de procesos inflamatorios que puedan surgir después de la intervención quirúrgica, lo que comportaría no solo la mejora de la calidad de vida de las personas operadas, sino también un ahorro económico por el sistema de salud, al minimizar el riesgo de reintervención o la reducción de la medicación derivada del dolor crónico”, asegura la investigadora.

Un proyecto con financiación europea
El proyecto ‘4D-POLYpropylene meshes as SENsitive motion Sensors’ (4D POLYSENSE, por sus siglas en inglés) se ha desarrollado en los últimos dos años, en el marco del programa europeo Horizon 2020, con un presupuesto de 159.000 euros. El proyecto ha ido a cargo de las investigadoras Elaine Armelin y Sonia Lanzalaco, del grupo de investigación IMEM, vinculado al Departamento de Ingeniería Química de la UPC, con el apoyo de la empresa B. Braun Surgical, S.A.U. (Spain), multinacional del sector hospitalario líder en la producción y venta de productos sanitarios en Europa, que colabora activamente con varios grupos de investigación de la UPC. Por parte de la compañía, han participado el director de Investigación y Desarrollo, Pau Turon, y el equipo de investigación de Mallas y Biológicos, con las investigadoras Christine Weis, Irene Prieto y Kamelia Traeger.

En la fase actual de desarrollo, las investigadoras están trabajando en la optimización de los procesos de esterilización de la malla, en colaboración con B. Braun Surgical, S.A.U.

Los resultados de la investigación se han divulgado también en otras dos revistas científicas internacionales: Soft Matter i Journal of Materials Chemistry B.