Nanoburbujas en la investigación sobre heridas

Aporte de oxígeno a heridas hipóxicas

Una revisión propuso las micro y nanoburbujas como forma de hacer llegar oxígeno disuelto a las heridas crónicas, donde el tejido carece de oxígeno y el oxígeno tópico convencional lo alcanza mal Sayadi et al., 2018.

Las heridas crónicas, como las úlceras de pie diabético y las úlceras por estasis venosa, tienen un microambiente persistentemente hipóxico (pO₂ inferior a 30 mmHg) que mantiene la reparación detenida en la fase inflamatoria. El oxígeno gaseoso tópico tiene una limitación importante: penetra mal a través del exudado líquido y del tejido desvitalizado (esfacelo) que cubren el lecho de la herida Sayadi et al., 2018.

Cómo se propone que ayuden las nanoburbujas

Las nanoburbujas ofrecen una forma de aportar oxígeno ya disuelto en un líquido. Como miden menos de 1 µm, se propone que atraviesan la capa límite líquida y se difunden hacia el tejido subyacente. Su alta presión interna, descrita por la ecuación de Young–Laplace, las convierte en reservorios densos de gas que pueden sobresaturar el líquido de la herida y mantener alta la presión parcial de oxígeno (pO₂) durante más tiempo que la aireación convencional Sayadi et al., 2018.

La evidencia en animales relacionada es indirecta. Ebina et al. informaron que el agua con nanoburbujas de oxígeno favoreció el crecimiento, medido como peso y longitud, en ratones y peces. Se trató de crecimiento en animales sanos, no del cierre de heridas, de modo que cualquier vínculo con la reparación de tejidos es una inferencia que no se ha puesto a prueba en los trabajos aquí citados Ebina et al., 2013.

Colágeno, nuevos vasos sanguíneos y la salida de la inflamación

El oxígeno es un cofactor indispensable para formar colágeno y nuevos vasos sanguíneos, y la revisión sostuvo que aliviar la hipoxia ayuda a que una herida pase de la fase inflamatoria a la fase proliferativa Sayadi et al., 2018.

El mecanismo es bioquímico. Se necesita suficiente oxígeno para hidroxilar los residuos de prolina y lisina del procolágeno, un paso que el colágeno requiere para entrecruzarse y dar a la herida su resistencia a la tracción. El oxígeno también regula el factor de crecimiento endotelial vascular (VEGF), que impulsa la formación de nuevos capilares. Según propuso la revisión, al revertir la hipoxia, el oxígeno aportado por nanoburbujas podría favorecer la reepitelización y la formación de nuevos lechos capilares Sayadi et al., 2018.

Señalización de la hipoxia y enzimas del lecho de la herida

La revisión también describió efectos sobre dos sistemas de señalización que frenan las heridas crónicas: la respuesta a la hipoxia y el equilibrio de las enzimas de remodelación del tejido Sayadi et al., 2018.

La hipoxia estabiliza el factor inducible por hipoxia 1-alfa (HIF-1α). En una herida crónica, este factor permanece activo durante demasiado tiempo, lo que mantiene encendido el impulso hipóxico del tejido. Según la revisión, aportar oxígeno directamente al tejido hipóxico con micro y nanoburbujas reduce la señalización del HIF-1α hacia niveles normales y, a la vez, sostiene las vías metabólicas de las que dependen factores de crecimiento como el IGF-1 y el VEGF Sayadi et al., 2018.

La misma revisión vinculó el aporte de oxígeno con el equilibrio entre las metaloproteinasas de matriz (MMP), enzimas que degradan el tejido, y los inhibidores tisulares de metaloproteinasas (TIMP), que las mantienen bajo control. Restablecer ese equilibrio es importante para el depósito de colágeno y la reepitelización. La revisión también propuso que las micro y nanoburbujas son lo bastante pequeñas para llegar al lecho de la herida a través de las capas de biopelícula que bloquean el oxígeno convencional Sayadi et al., 2018. Se trata de mecanismos descritos en una revisión, no de resultados de un ensayo en heridas.

Biopelícula y carga bacteriana

Las biopelículas bacterianas son una de las principales razones por las que las heridas crónicas no se cierran, y se han propuesto las nanoburbujas como forma de disgregarlas; la evidencia directa aquí citada proviene del agua con nanoburbujas de ozono en la boca, no de heridas Sayadi et al., 2018; Hayakumo et al., 2012.

Las biopelículas consumen el oxígeno disponible y forman una barrera física frente a los antibióticos y las células inmunitarias. El mecanismo propuesto tiene dos partes. Las nanoburbujas tienen una carga superficial fuertemente negativa (potencial zeta) y, según se informa, generan ERO (especies reactivas de oxígeno) al colapsar, propiedades que les permitirían penetrar la matriz de sustancias poliméricas extracelulares (EPS) de una biopelícula. Una vez dentro, la energía física del colapso (ondas de choque) y el poder oxidante del gas, sobre todo cuando se usan nanoburbujas de ozono, podrían alterar la estructura de la biopelícula y reducir los recuentos bacterianos.

Los datos clínicos apuntan a la boca. En pacientes con periodontitis, la irrigación con agua con nanoburbujas de ozono junto con la limpieza mecánica redujo los recuentos bacterianos totales en la placa dental Hayakumo et al., 2012. Los trabajos aquí resumidos no han estudiado si ocurre lo mismo en una herida crónica, con otras bacterias y otro tejido. La investigación bucal se trata en Nanoburbujas en la investigación de salud bucal.