Aplicada em um protótipo de coração artificial, inovação desenvolvida na Unicamp se mostrou segura em testes de laboratório
Frances Jones | Agência FAPESP – Um protótipo de coração artificial com menos de 4 centímetros ajudou pesquisadores da Universidade Estadual de Campinas (Unicamp) a comprovar a viabilidade de uma nova resina plástica para a impressão 3D de dispositivos médicos. O diferencial do material, que mistura componentes orgânicos e inorgânicos, é a sua segurança ao entrar em contato direto com a corrente sanguínea, pois evita a formação de coágulos que poderiam colocar o paciente em risco. Os resultados do estudo foram publicados no Journal of Materials Chemistry B.
O protótipo impresso simula um dispositivo de assistência ventricular, equipamento usado para manter o bombeamento do sangue em pacientes com insuficiência cardíaca grave que aguardam um transplante. Como explicam os autores, a grande questão dos aparelhos convencionais é que os materiais usados neles são considerados trombogênicos, ou seja, podem provocar coágulos. “É preciso manter uma terapia anticoagulante muito forte, porque, caso contrário, o dispositivo gera trombos conforme o sangue entra em contato com a superfície”, explica Marcelo Ganzarolli de Oliveira, professor do Instituto de Química (IQ-Unicamp) e pesquisador responsável pelo projeto apoiado pela FAPESP e pela Organização Neerlandesa para a Pesquisa Científica (NWO).
A resina líquida desenvolvida pela equipe contorna o problema dos coágulos de duas maneiras, conforme detalha o pesquisador. “A primeira grande vantagem é a sua afinidade com a água – ela é hidrofílica, o que permite que os fluidos se espalhem uniformemente por toda a superfície. Isso contrasta com materiais que repelem líquidos [hidrofóbicos], como o teflon”, esclarece Oliveira. “É justamente essa característica que impede a formação de trombos e torna a interação com os tecidos do corpo muito mais segura.” O outro diferencial fundamental é a liberação de óxido nítrico, um composto que, além de prevenir coágulos, atua dilatando os vasos sanguíneos e combatendo bactérias.
Além do suporte cardíaco, a inovação tem potencial para ser aplicada em cateteres intravenosos e stents destinados à aorta abdominal ou aos canais salivares. O uso desses pequenos tubos nos vasos do coração, porém, ainda exige aperfeiçoamentos técnicos. “No caso dos stents intracoronários, ainda é necessário encontrar uma forma de implantá-los por meio de um processo de expansão”, pondera Oliveira.
Material híbrido
A base da nova resina é o polyHEMA, um polímero já conhecido na área médica por compor lentes de contato e lubrificantes oculares. Para garantir a firmeza necessária, os pesquisadores adicionaram compostos de silício e oxigênio. A transformação acontece dentro da impressora 3D: a resina começa como um líquido com moléculas soltas. “Quando incidimos a luz ultravioleta, essas moléculas menores se unem quimicamente e formam cadeias [processo de polimerização]”, descreve Oliveira. O silício funciona como uma ponte entre essas cadeias, amarrando a estrutura para criar uma malha rígida [retículo]. Segundo o pesquisador, essa técnica ativada pela luz permite imprimir praticamente qualquer tipo de peça a partir de um modelo computacional.
Depois de impressa, a peça é banhada em uma solução com doadores de óxido nítrico, que permitem a liberação da substância aos poucos dentro do corpo. Os testes de laboratório trouxeram resultados muito positivos. Além de comprovar que a resina realmente freia a formação de coágulos (ação antiplaquetária), a equipe notou que as células endoteliais – responsáveis por revestir os vasos sanguíneos – aderem bem à superfície do material, crescem e se espalham. “Isso é um forte indício de que a invenção é biocompatível [ou seja, é bem aceita pelo organismo]”, relata o pesquisador.
O grupo liderado por Oliveira no IQ-Unicamp trabalha com biomateriais para a liberação localizada de óxido nítrico desde o ano 2000. Embora seja produzida pelo próprio corpo humano, a substância também pode ser fornecida de forma exógena, via biomateriais. A sua deficiência pode causar problemas como hipertensão, feridas crônicas, trombose, vasoespasmo (estreitamento de uma artéria), além de desordens cardiovasculares, metabólicas e neurológicas. Ao longo dos anos, o grupo já desenvolveu uma série de hidrogéis, para aplicação tópica e tratamento de feridas na pele, e de poliésteres, materiais um pouco mais rígidos, para a confecção de dispositivos médicos de implante. Entre eles, stents intracoronários absorvíveis (leia mais em: agencia.fapesp.br/37920).
“É um stent que, ao ser implantado, exerce o seu papel de desobstruir o vaso e liberar óxido nítrico, e com o tempo vai ser absorvido pelo organismo”, diz Oliveira.
A nova resina para impressão 3D já tem registro de patente concedida pelo Instituto Nacional da Propriedade Industrial (INPI). Além da participação de duas universidades neerlandesas (Twente e Eindhoven), do IQ e da Faculdade de Ciências Médicas (FCM) da Unicamp, a pesquisa também conta com a colaboração da Universidade Federal do ABC (UFABC). Os testes de biocompatibilidade foram realizados durante o doutorado de Herllan Vieira de Almeida, que defendeu sua tese sob orientação de Oliveira e é o primeiro autor do artigo.
Os pesquisadores pretendem agora seguir estudando a resina. “Queremos avançar no desenvolvimento desse coração artificial, esse dispositivo de assistência ventricular, para realizar mais testes in vitro e talvez in vivo”, afirma Oliveira. “Temos de trabalhar com nossos colaboradores da área médica e da área biológica para desenvolver os dispositivos feitos dessa resina.”
O artigo PHEMA-polysilsesquioxane hybrids: a new platform for the photoinduced 3D printing of nitric oxide-releasing biomedical devices pode ser lido em: pubs.rsc.org/tb/article-abstract/14/34/10641/1291109/PHEMA-polysilsesquioxane-hybrids-a-new-platform.
Fonte ==> Folha SP
