Vasos sanguíneos eletrônicos podem substituir artérias danificadas

 

Pesquisadores na China e na Suíça desenvolveram vasos sanguíneos eletrônicos que podem ser ativamente ajustados para lidar com mudanças sutis no corpo após a implantação.

Os vasos sanguíneos – feitos de uma membrana condutora de metal-polímero flexível e biodegradável – imitam os vasos sanguíneos naturais, foram condutores em experimentos in vitro e foram capazes de substituir com eficácia as artérias principais em coelhos.

A pesquisa, publicada em 1º de outubro na revista Matter, poderia superar as limitações dos vasos sanguíneos convencionais de tecidos modificados (TEBVs), que servem como andaimes passivos, coordenando com outros dispositivos eletrônicos para entregar material genético, permitir a liberação controlada de drogas e facilitar a formação de novo tecido de vasos sanguíneos endoteliais.

“Pegamos a estrutura que simula o vaso sanguíneo natural e vamos além, integrando funções elétricas mais abrangentes que são capazes de fornecer tratamentos adicionais, como terapia genética e estimulação elétrica”, diz o autor principal Xingyu Jiang, pesquisador da Southern University of Science e Tecnologia e o Centro Nacional de Nanociência e Tecnologia da China.

Pesquisas anteriores desenvolveram uma variedade de TEBVs que fornecem suporte mecânico para bloqueios difíceis de tratar de pequenos vasos sanguíneos em pacientes com doença cardiovascular. Mas esses TEBVs têm limitações: eles não podem ajudar de forma proativa na regeneração do tecido dos vasos sanguíneos e, ao contrário do tecido natural, costumam causar inflamação em resposta ao fluxo sanguíneo. “Nenhum dos TEBVs de pequeno diâmetro existentes atendeu às demandas de tratamento de doenças cardiovasculares”, disse Jiang.

Para superar as limitações das tecnologias existentes, Jiang e colegas fabricaram vasos sanguíneos eletrônicos biodegradáveis ​​usando uma haste cilíndrica para enrolar uma membrana condutora de metal-polímero feita de poli (L-lactídeo-co-ε-caprolactona).

Eles mostraram que, em laboratório, a estimulação elétrica do vaso sanguíneo aumentou a proliferação e migração de células endoteliais em um modelo de cicatrização de feridas, sugerindo que a estimulação elétrica poderia facilitar a formação de novo tecido de vaso sanguíneo endotelial.

Os pesquisadores também integraram o circuito flexível dos vasos sanguíneos com um dispositivo de eletroporação, que aplica um campo elétrico para tornar as membranas celulares mais permeáveis, e observaram que as tecnologias combinadas entregaram com sucesso o DNA da proteína verde fluorescente em três tipos de células dos vasos sanguíneos no laboratório.

Em seguida, os pesquisadores testaram o dispositivo em coelhos da Nova Zelândia, substituindo suas artérias carótidas – que fornecem sangue ao cérebro, pescoço e rosto – por vasos sanguíneos eletrônicos. Jiang e colegas monitoraram os implantes usando imagens de ultrassom Doppler ao longo de três meses, descobrindo que o dispositivo permitia fluxo sanguíneo suficiente durante todo o período. Os exames de imagem que usam raios-X e tintura para examinar as artérias revelaram que as artérias artificiais pareciam funcionar tão bem quanto as naturais, sem sinais de estreitamento.

Quando os pesquisadores removeram os implantes e analisaram os órgãos internos dos coelhos no final do período de três meses, eles não descobriram nenhuma evidência de que os dispositivos tivessem produzido uma resposta inflamatória.

Embora esses vasos sanguíneos eletrônicos tenham se mostrado promissores como artérias substitutas em coelhos, Jiang reconhece que mais trabalho deve ser feito antes que a tecnologia esteja pronta para testes em humanos, incluindo testes de segurança de longo prazo em coortes maiores de coelhos e outros animais. Além disso, para serem adequados para implantação de longo prazo, os vasos sanguíneos eletrônicos precisariam ser emparelhados com aparelhos eletrônicos menores do que o dispositivo de eletroporação usado neste estudo.

“No futuro, as otimizações precisam ser feitas integrando-o com dispositivos minimizados, como baterias minimizadas e sistemas de controle embutidos, para tornar todas as partes funcionais totalmente implantáveis ​​e até mesmo totalmente biodegradáveis ​​no corpo”, diz Jiang. Os pesquisadores também esperam que esta tecnologia possa algum dia ser combinada com inteligência artificial para coletar e armazenar informações detalhadas sobre a velocidade do sangue de um indivíduo, pressão arterial e níveis de glicose no sangue.

Fonte: Cell Press