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Nova tecnologia com dois componentes pode salvar vidas de pessoas com sangramento interno

Nicolle R. Fuller, National Science Foundation (NSF/EUA)

Fonte

MIT | Instituto de Tecnologia de Massachusetts

Data

quarta-feira, 26 abril 2023 21:10

Áreas

Bioengenharia. Biologia. Biomateriais. Biomedicina. Bioquímica. Biotecnologia. Engenharia Biológica. Hematologia. Medicina. Nanotecnologia.

Engenheiros do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT), nos Estados Unidos, projetaram um sistema de dois componentes que pode ser injetado no corpo e ajudar a formar coágulos sanguíneos nos locais de lesão interna. Esses materiais, que imitam a maneira como o corpo forma coágulos naturalmente, podem oferecer uma maneira de manter vivas as pessoas com ferimentos internos graves até que possam chegar a um hospital.

Em um modelo de lesão interna em camundongos, os pesquisadores mostraram que esses componentes – uma nanopartícula e um polímero – tiveram um desempenho significativamente melhor do que as nanopartículas hemostáticas desenvolvidas anteriormente.

“O que foi especialmente notável nesses resultados foi o nível de recuperação de lesões graves que vimos nos estudos com animais. Ao introduzir dois sistemas complementares em sequência, é possível obter um coágulo muito mais forte”, disse a Dra. Paula Hammond, chefe do Departamento de Engenharia Química do MIT, membro do Koch Institute for Integrative Cancer Research do MIT e uma das os autores seniores do artigo sobre o estudo.

Ao contrário dos sistemas hemostáticos desenvolvidos anteriormente, a nova tecnologia do MIT imita as ações das plaquetas – as células que iniciam a coagulação do sangue – e do fibrinogênio, uma proteína que ajuda a formar coágulos.

“A ideia de usar dois componentes permite a gelificação seletiva do sistema hemostático à medida que a concentração aumenta na ferida, imitando o efeito final da cascata de coagulação natural”, disse o Dr. Bradley Olsen, professor de Engenharia Química do MIT e autor sênior do estudo.

Celestine Hong, pós-doutoranda do MIT, é a autora principal do artigo, que foi publicado na revista científica Advanced Healthcare Materials. Também são coautores do artigo o pós-doutorando Yanpu He, a estudante de graduação Porter Bowen e a professora Dra. Angela Belcher, chefe do Departamento de Engenharia Biológica do MIT.

Coagulação artificial

A perda de sangue em eventos traumáticos, como acidentes de carro, contribui para mais de 2,5 milhões de mortes por ano em todo o mundo. Esse tipo de trauma pode causar sangramento interno de órgãos como o fígado, que é difícil de detectar e tratar. Nesses casos, é fundamental interromper o sangramento o mais rápido possível, até que o paciente possa ser transportado ao hospital para tratamento. Encontrar formas de prevenir a hemorragia interna pode ter um impacto especialmente significativo nas forças armadas, onde o atraso no tratamento da hemorragia interna é uma das maiores causas de morte evitável, disse o professor Bradley Olsen.

Quando ocorrem lesões internas, as plaquetas são atraídas para o local e iniciam a cascata de coagulação do sangue, que eventualmente forma um tampão de plaquetas e proteínas de coagulação, incluindo o fibrinogênio. No entanto, se os pacientes estão perdendo muito sangue, eles não têm plaquetas ou fibrinogênio suficientes para formar coágulos. A equipe do MIT queria criar um sistema artificial que pudesse ajudar a salvar a vida dessas pessoas, substituindo ambos os componentes da coagulação.

“O que os pesquisadores dessa área têm feito até aqui é tentar recapturar os efeitos terapêuticos das plaquetas ou recapturar a função do fibrinogênio. O que estamos tentando fazer neste projeto é capturar a maneira como eles interagem uns com os outros”, explicou a Dra. Celestine Hong.

Para isso, os pesquisadores criaram um sistema com dois tipos de materiais: uma nanopartícula que recruta plaquetas e um polímero que imita o fibrinogênio.

Para as partículas de recrutamento de plaquetas, os pesquisadores usaram partículas semelhantes às relatadas em um estudo de 2022. Essas partículas são feitas de um polímero biocompatível chamado PEG-PLGA, funcionalizadas com um peptídeo chamado GRGDS, que permite que se liguem às plaquetas ativadas. Como as plaquetas são atraídas para o local da lesão, essas partículas também tendem a se acumular nos locais da lesão.

Nesse estudo de 2022, os pesquisadores descobriram que, quando essas partículas de direcionamento estavam em uma faixa de tamanho ideal de 140 a 220 nanômetros, elas se acumulavam no local da ferida, mas não se acumulavam significativamente em órgãos como os pulmões, onde a formação de coágulos seria arriscada para o paciente.

Para este trabalho, os pesquisadores modificaram essas partículas adicionando um grupo químico que reagiria com uma etiqueta colocada no segundo componente do sistema, que eles chamam de reticulador. Esses reticuladores, feitos de PEG ou PEG-PLGA, se ligam às partículas de direcionamento que se acumularam no local da ferida e formam aglomerados que imitam coágulos sanguíneos.

“A ideia é que, com esses dois componentes circulando na corrente sanguínea, se houver um local de ferida, o componente de direcionamento começará a se acumular no local da ferida e também se ligará ao reticulador. Quando ambos os componentes estão em alta concentração, você obtém mais reticulação e eles começam a formar essa ‘cola’ e a ajudar no processo de coagulação”, concluiu a Dra. Celestine Hong.

Acesse o artigo científico completo (em inglês).

Acesse a notícia completa na página do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (em inglês).

Fonte: Anne Trafton, MIT News Office. Imagem: glóbulos vermelhos passam por uma lesão no vaso sanguíneo, onde as plaquetas e o colágeno estão formando um coágulo para fechar o orifício e iniciar o processo de cicatrização. Fonte: Nicolle R. Fuller, National Science Foundation (NSF/EUA).

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