Citric Acid-Crosslinked PVA/CMC Composite Membranes with Enhanced Wet-State Stability for Prevention of Postoperative Pericardial Adhesions
Le membrane composite di PVA/CMC reticolate con acido citrico, in particolare la formulazione PCC15, dimostrano una maggiore stabilità nello stato umido, integrità meccanica e biocompatibilità, prevenendo efficacemente le aderenze pericardiche postoperatorie in un modello di coniglio.
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Dopo un intervento chirurgico al cuore, il naturale processo di guarigione del corpo può talvolta lavorare troppo bene. Quando il sacco protettivo che avvolge il cuore, noto come pericardio, viene tagliato o sfregato durante un'operazione, esso spesso cerca di guarire aderendo ai tessuti vicini, come lo sterno o la parete toracica. Queste connessioni appiccicose, chiamate aderenze, sono dense e resistenti. Se un paziente necessita di un secondo intervento al cuore anni dopo, queste aderenze possono nascondere i percorsi chiari di cui i chirurghi hanno bisogno per vedere, rendendo la procedura molto più difficile e rischiosa. Per prevenire questo, i medici utilizzano fogli sottili e flessibili posizionati tra il cuore e la parete toracica per fungere da scudo temporaneo. Tuttavia, mantenere intatto un tale foglio è difficile. Il cuore si muove costantemente, battendo contro il torace, e il foglio è imbevuto di sangue e fluidi corporei. Se il materiale diventa troppo morbido, si gonfia o si sfalda in questo ambiente umido, smette di funzionare come barriera.
Ricercatori dell'Università di Zhengzhou e dell'Università di Tecnologia Chimica di Pechino si sono posti l'obiettivo di creare uno scudo migliore. Sono partiti da due materiali comuni: il poli(vinil alcol), una plastica sintetica nota per creare film resistenti, e la carbossimetil cellulosa, una sostanza derivata dalle piante che è delicata sul corpo. Sebbene mescolare questi due materiali producesse un foglio promettente, esso era troppo sensibile all'acqua. Una volta immerso, si gonfiava come una spugna e perdeva la sua forza, rendendolo inadatto all'ambiente umido e in movimento del cuore. Per risolvere il problema, il team si è rivolto all'acido citrico, lo stesso composto che si trova nei limoni e nelle arance, affinché fungesse da ponte chimico. Hanno trattato la miscela con il calore, permettendo all'acido di collegare insieme le catene polimeriche, creando una rete più stretta e durevole.
Il team ha testato come diverse quantità di questo acido citrico cambiassero il comportamento dei nuovi fogli. Hanno scoperto che l'aggiunta di più acido rendeva il materiale molto più resistente all'acqua. Senza l'acido, il foglio assorbiva una quantità enorme di acqua e si gonfiava significativamente, perdendo quasi metà del suo peso dopo un mese in una soluzione salina che imita il corpo. Man mano che aumentavano il contenuto di acido, i fogli assorbivano molta meno acqua, si gonfiavano molto meno e mantenevano meglio la loro massa. La versione migliore, che conteneva la massima quantità di acido testata, si gonfiava comunque del 93% e perdeva circa il 34% della sua massa dopo un mese in una soluzione salina che imita il corpo, ma questo rappresentava un miglioramento significativo rispetto alla versione non trattata, permettendo al materiale di mantenere la forma e la forza in modo molto più efficace.
Questa resistenza all'acqua significava anche che il materiale rimaneva forte quando bagnato. In stato asciutto, i fogli erano già robusti, ma una volta immersi, la versione non trattata diventava molto debole, perdendo gran parte della sua capacità di allungarsi senza rompersi. La versione migliore, tuttavia, rimaneva sorprendentemente forte anche quando era completamente satura. Poteva allungarsi fino a quasi il doppio della sua lunghezza originale senza spezzarsi, una flessibilità che è cruciala per un materiale posto su un cuore che batte. Questa specifica formulazione era abbastanza forte da eguagliare la forza naturale del tessuto cardiaco umano, pur rimanendo abbastanza flessibile da muoversi con esso.
I ricercatori hanno poi verificato se il materiale fosse sicuro per il corpo. Hanno esposto i globuli rossi di ratto ai fogli e hanno scoperto che pochissime cellule venivano danneggiate, indicando che il materiale non avrebbe causato problemi di sanguinamento. Hanno anche testato come le cellule di topo reagivano agli estratti dei fogli, e le cellule rimanevano sane e attive. Inoltre, hanno posizionato dei fibroblasti, le cellule responsabili della costruzione del tessuto cicatriziale, direttamente sui fogli, e le cellule non aderivano alla superficie con la stessa facilità con cui facevano su normali piastre di plastica. Questa mancanza di adesione è un buon segno, poiché suggerisce che il materiale non incoraggerebbe la formazione di nuovo tessuto cicatriziale che potrebbe portare ad aderenze.
Per vedere se il materiale funzionasse in un sistema vivente, il team ha utilizzato un modello di coniglio. Hanno creato una piccola lesione sulla superficie del cuore dei conigli per simulare un trauma chirurgico. Un gruppo di conigli ha ricevuto il nuovo foglio trattato con acido citrico sopra la lesione, mentre un altro gruppo non ha ricevuto alcun trattamento. Dopo trenta giorni, i conigli senza il foglio avevano sviluppato gravi e dure aderenze tra il cuore e la parete toracica che richiedevano strumenti affilati per essere separate. Al contrario, i conigli con il foglio avevano quasi nessuna aderenza. Il cuore si muoveva liberamente e il foglio poteva essere rimosso facilmente. L'esame microscopico ha mostrato che i cuori trattati presentavano molta meno cicatrice e infiammazione rispetto a quelli non trattati. Lo studio conclude che questo semplice aggiustamento chimico crea una barriera flessibile, forte e sicura che può prevenire efficacemente l'adesione del cuore alla parete toracica durante la guarigione.
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