Bio-Inspired Proanthocyanidins from Blueberries’ Surface Coating Prevents Red Blood Cell Agglutination on Urinary Silicon-Based Catheters

Abstract

Abstract. Thrombosis can cause the occlusion of implantable medical devices, leading to the rejection of the device and subsequent mortality. Thrombosis is primarily induced by red blood aggregation and coagulation. The administration of anticoagulant drugs is generally used as a treatment to avoid these processes. Adverse effects such as bleeding in the event of an anticoagulant overdose, osteoporosis associated with prolonged use, hypersensitivity, and hives have been reported. New strategies such as biomolecule surface functionalization have recently been studied to overcome these problems. In this study, we report a novel coating composed of polydopamine (PDA) and proanthocyanidins (PACs) from blueberry extract to avoid red blood aggregation in short-term use medical devices such as silicone catheters. We showed that PDA formed stable films on silicone surfaces and PACs could be immobilized on PDA layers using laccase as a catalyst. The PDA–PACs films decreased surface hydrophilicity, increased surface roughness, and decreased plasma protein adsorption. The films were stable in phosphate buffer saline (PBS) and cell culture media. Furthermore, red blood cell adsorption and aggregation decreased. These effects are attributed to changes in the membrane fluidity that influences adhesion, the steric hindrance of the layers, and the low adsorption of plasma proteins on the PAC layer.

Resumen. La trombosis puede provocar la oclusión de los dispositivos médicos implantables, provocando el rechazo del dispositivo y la posterior mortalidad. La trombosis es inducida principalmente por la agregación y coagulación de los glóbulos rojos. La administración de fármacos anticoagulantes se utiliza generalmente como tratamiento para evitar estos procesos. Se han reportado efectos adversos como sangrado en caso de sobredosis de anticoagulantes, osteoporosis asociada al uso prolongado, hipersensibilidad y urticaria. Recientemente se han estudiado nuevas estrategias, como la funcionalización de la superficie de biomoléculas, para superar estos problemas. En este estudio, informamos un nuevo recubrimiento compuesto de polidopamina (PDA) y proantocianidinas (PAC) del extracto de arándano para evitar la agregación de glóbulos rojos en dispositivos médicos de uso a corto plazo, como los catéteres de silicona. Demostramos que el PDA formaba películas estables sobre superficies de silicona y los PAC podían inmovilizarse en capas de PDA utilizando lacasa como catalizador. Las películas de PDA-PAC disminuyeron la hidrofilicidad de la superficie, aumentaron la rugosidad de la superficie y disminuyeron la adsorción de proteínas plasmáticas. Las películas eran estables en solución salina tampón fosfato (PBS) y medios de cultivo celular. Además, disminuyó la adsorción y agregación de glóbulos rojos. Estos efectos se atribuyen a cambios en la fluidez de la membrana que influye en la adhesión, el impedimento estérico de las capas y la baja adsorción de proteínas plasmáticas en la capa de PAC.