Vaso sanguíneo multiúso

Dispositivo flexível e biodegradável poderá, ao ser estimulado eletricamente, restaurar tecidos vasculares e aplicar medicamentos em pacientes. Implantada em coelhos, a solução conseguiu substituir as funções da artéria carótida

» Vilhena Soares
postado em 11/10/2020 20:33

Nas últimas décadas, a medicina e a tecnologia têm caminhado juntas na procura por novos tratamentos para vários problemas de saúde. Uma das principais estratégias buscadas é a criação de elementos artificiais que possam substituir “peças” essenciais ao funcionamento do corpo humano. Com esse objetivo, um grupo de cientistas chineses desenvolveu vasos sanguíneos eletrônicos. Feito com um material biodegradável, esse dispositivo pode ajudar a estimular a regeneração de tecidos vasculares e a aplicar medicamentos. A tecnologia, apresentada na última edição da revista especializada Matter, obteve resultados positivos em experimentos com coelhos. Futuramente, poderá ser testada em humanos.

Em pesquisas anteriores, os cientistas tentaram construir a mesma tecnologia, mas utilizaram como matéria-prima uma série de cópias de tecidos humanos fabricadas em laboratório. O grupo, porém, deparou-se com algumas limitações: os vasos sanguíneos artificiais não conseguiram ajudar na regeneração de tecidos e seu uso também poderia causar inflamação. “Nenhum dos recursos que testamos anteriormente atendeu às demandas de tratamento de doenças cardiovasculares, o que nos fez mudar nossa estratégia”, relata, em comunicado, Xingyu Jiang, pesquisador do Centro Nacional de Nanociência e Tecnologia da China e um dos autores do estudo.

Para superar esses obstáculos, os pesquisadores usaram um metal-polímero, material flexível e biodegradável que mistura dois elementos: o L-lactídeo e a caprolactona. Também adicionaram, dentro do vaso sanguíneo, um dispositivo de eletroporação. Com essa tecnologia, é possível aplicar um campo elétrico em células próximas. Dessa forma, aumenta-se a permeabilidade da membrana celular e pode-se introduzir produtos químicos, como medicamentos, ou pedaços de DNA nas células. “Pegamos a estrutura que simula os vasos sanguíneos naturais e fomos além, integrando funções elétricas mais abrangentes, capazes de fornecer tratamentos adicionais, como terapia genética e estimulação elétrica”, explica Xingyu Jiang.

Em laboratório, usando um modelo de cicatrização de feridas feito com base em células humanas, os pesquisadores observaram que a estimulação elétrica do vaso sanguíneo aumentou a proliferação e a migração de células endoteliais (que recobrem os vasos sanguíneos), contribuindo para a formação de novo tecido no local. Com o dispositivo, os cientistas também analisaram a entrega de medicamentos. “Nossos vasos sanguíneos cumpriram a tarefa esperada. Usamos uma proteína verde fluorescente, que foi aplicada com excelência em três tipos de células”, enfatiza Xingyu Jiang.

Em seguida, os pesquisadores testaram o dispositivo em coelhos, substituindo a artéria carótida — que fornece sangue ao cérebro, pescoço e rosto — por vasos sanguíneos eletrônicos. Eles monitoraram os implantes usando imagens de ultrassom por três meses e constataram que o dispositivo gerou um fluxo sanguíneo normal durante o período. Quando os pesquisadores removeram os implantes e analisaram os órgãos internos das cobaias, não encontraram evidências relacionadas a uma resposta inflamatória.

Embora os vasos sanguíneos eletrônicos tenham se mostrado promissores como artérias substitutas, Xingyu Jiang reconhece que a pesquisa precisa evoluir antes da realização de testes em humanos, incluindo etapas de análise de segurança de longo prazo em um número maior de coelhos e em outros animais. A equipe também pretende avaliar se a solução funcionaria com aparelhos eletrônicos menores do que o dispositivo de eletroporação utilizado no protótipo. “No futuro, as otimizações precisam ser feitas integrando-o com dispositivos minimizados. Queremos incluir baterias reduzidas e sistemas de controle, precisamos também que todos esses elementos sejam biodegradáveis”, detalha Xingyu Jiang. Também há o plano de combinar os vasos eletrônicos com inteligência artificial para coletar e armazenar informações como a pressão arterial e os níveis de glicose no sangue.

Tamanho ideal
Joel Rodrigues, membro do Instituto de Engenheiros Eletricistas e Eletrônicos (IEEE) e professor da Universidade Federal do Piauí (UFPI), explica que a tecnologia é semelhante a uma série de pesquisas que também buscam ferramentas mais inteligentes para tratar problemas de saúde. “Temos muitos cientistas na área dedicados ao desenvolvimento de dispositivos que realizem tarefas importantes na área médica, como monitorar o organismo e aplicar medicamentos com mais precisão. E a maioria deles explora materiais biodegradáveis e nanotecnológicos, como é o caso desses vasos sanguíneos eletrônicos”, detalha.

O especialista brasileiro destaca que o tamanho reduzido e a capacidade de se decompor no organismo são características essenciais para o uso dos novos dispositivos. “Esse vaso sanguíneo tem cerca de seis milímetros, e os materiais usados foram pensados justamente para que ele possa ser introduzido no corpo, realizar sua tarefa e, pouco depois, se decompor, uma medida usada para impedir possíveis efeitos colaterais”, explica.

Para o especialista, outra vantagem importante do dispositivo é a condutividade elétrica. “Ela permite o estímulo das células, a liberação de remédios e de outras substâncias. É o motor necessário para que o dispositivo realize suas tarefas. A condutividade também é o que permitirá que, futuramente, ocorra a comunicação com outros dispositivos eletrônicos.”

O professor acredita que muitas outras tecnologias semelhantes surgirão nos próximos anos. “O futuro da área médica é personalizar tratamentos. Com isso, teremos um monitoramento maior dos pacientes e terapias mais individuais. Para atender a essa demanda, usaremos dispositivos diversos, que consigam, por exemplo, ser programados para monitorar a pressão arterial de um paciente cardíaco e liberar medicamentos na hora em que ele precisar”, aposta.

Palavra de especialista

Avanço ao não gerar danos

“Essa tecnologia é muito interessante. Ela quebra paradigmas e abre uma perspectiva enorme em relação a avanços que podemos obter na área vascular em geral. Acredito que um dos maiores desafios dos criadores foi fazer com que um dispositivo eletrônico pudesse ser usado sem causar danos ao organismo dos animais e realizando tarefas importantes, como a liberação de medicamentos e o estímulo de tecidos por meio da eletricidade. Os resultados positivos obtidos nos coelhos, que não registraram problemas no uso dos vasos sanguíneos eletrônicos por meses, mostram que o caminho seguido pelos especialistas é o certo. Caso possa ser usada em humanos, essa tecnologia terá uma gama de aplicações, principalmente em pacientes com problemas cardíacos, como corrigir espasmos vasculares e auxiliar na restauração do fluxo sanguíneo, uma tarefa feita atualmente pelos estentes. As opções são infinitas.”

Frederico Abreu, coordenador de Cardiologia do Hospital Santa Lúcia, em Brasília, e membro titular da Sociedade Brasileira de Cardiologia (SBC)

Vestível com ultrassom

 (crédito: Chonghe Wang/Nature Biomedical Engineering)
crédito: Chonghe Wang/Nature Biomedical Engineering

Cientistas americanos desenvolveram um pequeno adesivo que consegue monitorar a pressão arterial com precisão. A tecnologia, que é aplicada de forma não invasiva, ao ser posicionada em cima da pele, consegue captar as informações médicas devido ao uso de um ultrassom embutido. O dispositivo foi apresentado na revista especializada Nature Biomedical Engineering e mostrou resultados positivos em testes iniciais. Segundo os criadores, ele poderá ajudar a detectar problemas cardiovasculares mais cedo e com maior acurácia.

“Dispositivos vestíveis, até agora, têm se limitado a detectar sinais na superfície da pele ou logo abaixo dela. Mas isso é como ver apenas a ponta do iceberg”, explica, em comunicado, Sheng Xu, professor de nanoengenharia da Universidade da Califórnia, nos Estados unidos, e um dos criadores da tecnologia. “Ao integrar a técnica de ultrassom aos vestíveis, podemos, de uma maneira não invasiva, começar a capturar uma série de outros sinais, eventos biológicos e atividades acontecendo abaixo da superfície”, completa.

O novo adesivo consiste em uma folha fina de silicone, com uma série de pequenas peças eletrônicas conectadas a fios em forma de mola. Cada peça conecta-se aos fios, criando ondas de ultrassom. O material é elástico, o que permite melhor adaptação à pele, como uma espécie de curativo.

Em testes com um voluntário do sexo masculino, os resultados foram satisfatórios: a tecnologia conseguiu monitorar a pressão arterial nas principais artérias, a uma profundidade de até 4cm abaixo da pele. “Um grande avanço desse trabalho é que ele transforma a tecnologia de ultrassom em uma plataforma vestível. Isso é importante porque, agora, podemos começar a fazer um monitoramento contínuo e não invasivo dos principais vasos sanguíneos profundos. Isso em menos tempo e de forma muito mais simples”, enfatiza Xu. “É um salto muito alto quando comparamos com as tecnologias usadas para essa tarefa hoje em dia, que são maiores, mais trabalhosas e exigem um especialista para operar.”

As informações geradas pelo aparelho podem ajudar médicos a avaliarem com mais precisão a saúde cardiovascular de pacientes, principalmente os que já têm problemas cardíacos. “Na sala de cirurgia, especialmente em procedimentos cardiopulmonares complexos, é necessária uma avaliação precisa, em tempo real, da pressão arterial central. É aqui que esse dispositivo tem o potencial de suplantar os métodos tradicionais”, detalha Brady Huang, pesquisador da Universidade da Califórnia e também autor do estudo.

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