Un nuevo gel de oxígeno podría evitar amputaciones en pacientes diabéticos

A medida que la población envejece y la diabetes se vuelve más común, las heridas crónicas afectan a un número creciente de personas. Estas lesiones de cicatrización lenta aumentan significativamente el riesgo de infección, daño tisular y amputación. Investigadores de la Universidad de California - Riverside desarrollaron un nuevo gel que libera oxígeno, diseñado para ayudar a que las heridas sanen antes de que progresen hacia la pérdida de extremidades.

Una herida que permanece abierta por más de un mes se clasifica como crónica. A nivel mundial, aproximadamente 12 millones de personas experimentan heridas crónicas cada año, de las cuales alrededor de 4.5 millones se encuentran en los Estados Unidos. Aproximadamente uno de cada cinco de estos pacientes finalmente enfrentará una amputación.

Privación de oxígeno y cicatrización retrasada

El equipo de investigación se centró en lo que consideran una causa central de las heridas crónicas: la escasez de oxígeno en las capas profundas del tejido dañado. Cuando los niveles de oxígeno son demasiado bajos, las heridas quedan atrapadas en una fase inflamatoria prolongada. Este entorno favorece el crecimiento bacteriano y la descomposición del tejido en lugar de su reparación.

"Las heridas crónicas no sanan por sí solas", afirmó Iman Noshadi, profesor asociado de bioingeniería en UCR que lideró el equipo de investigación. "Existen cuatro etapas en la cicatrización de heridas crónicas: inflamación, vascularización donde el tejido comienza a formar vasos sanguíneos, remodelación y regeneración o sanación. En cualquiera de estas etapas, la falta de un suministro de oxígeno estable y consistente es un gran problema", añadió.

Cuando el oxígeno de la sangre o del aire circundante no puede alcanzar las capas más profundas del tejido, se desarrolla una condición llamada hipoxia. La hipoxia interrumpe el proceso normal de cicatrización del cuerpo. El equipo describió su enfoque de gel que libera oxígeno en Nature Communications Material.

Cómo funciona el gel generador de oxígeno

El gel, suave y flexible, está compuesto de agua y un líquido basado en colina que es antibacterial, no tóxico y biocompatible. Al conectarse a una pequeña batería similar a las que se encuentran en los audífonos, el material actúa como un dispositivo electroquímico en miniatura. Divide las moléculas de agua y libera oxígeno de manera constante con el tiempo.

A diferencia de los tratamientos que suministran oxígeno solo en la superficie, este gel se adapta a la forma exacta de una herida. Antes de solidificarse, llena pequeños espacios y áreas irregulares donde los niveles de oxígeno tienden a ser más bajos y el riesgo de infección es más alto.

El suministro continuo de oxígeno es crítico. La formación de nuevos vasos sanguíneos puede llevar semanas, y las ráfagas cortas de oxígeno no son suficientes para apoyar una reparación duradera. Este sistema puede mantener el flujo de oxígeno durante un mes, ayudando a que una herida estancada reanude un patrón de cicatrización más típico.

Resultados prometedores en ratones diabéticos y mayores

Para probar la tecnología, los investigadores estudiaron ratones diabéticos y mayores, ya que sus heridas se asemejan a las heridas crónicas en adultos mayores. En los animales no tratados, las lesiones no se cerraban y a menudo eran fatales. Cuando se aplicó el parche generador de oxígeno y se reemplazó semanalmente, las heridas sanaron en aproximadamente 23 días y los animales sobrevivieron.

"Podríamos hacer de este parche un producto donde el gel podría necesitar ser renovado periódicamente", comentó Prince David Okoro, candidato a doctorado en bioingeniería en el laboratorio de Noshadi y coautor del artículo.

Equilibrando la inflamación y la respuesta inmune

El gel podría ofrecer más que solo soporte de oxígeno. La colina, uno de sus ingredientes principales, ayuda a regular la actividad inmune y reducir la inflamación excesiva. Las heridas crónicas a menudo contienen altos niveles de especies reactivas de oxígeno, moléculas inestables que dañan las células y prolongan la inflamación. Al suministrar oxígeno estable mientras calma esta respuesta hiperactiva, el gel ayuda a restaurar condiciones más saludables para la reparación del tejido.

"Existen vendajes que absorben fluidos y algunos que liberan agentes antimicrobianos", indicó Okoro. "Pero ninguno de ellos aborda realmente la hipoxia, que es el problema fundamental. Estamos atacando eso directamente".

Más allá del cuidado de heridas

Las aplicaciones potenciales van más allá del tratamiento de heridas crónicas. Las carencias de oxígeno y nutrientes son barreras importantes en los esfuerzos por cultivar tejidos y órganos de reemplazo, que es un objetivo a largo plazo 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", explicó Noshadi. "Este proyecto puede verse como un puente para crear y sostener órganos más grandes para las personas que los necesiten".

Enfrentando un creciente desafío de salud

Algunas de las fuerzas detrás del aumento de las tasas de heridas crónicas no pueden resolverse solo con un dispositivo médico. Junto con el envejecimiento y la diabetes, los factores de estilo de vida también juegan un papel.

"Nuestras vidas sedentarias están haciendo que nuestras respuestas inmunitarias disminuyan", señaló Baishali Kanjilal, bioingeniera de UCR y coautora. "Es difícil abordar las raíces sociales de nuestros problemas. Pero esta innovación representa una oportunidad para reducir amputaciones, mejorar la calidad de vida y darle al cuerpo lo que necesita para sanar".

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