Créditos: Crédito: Christine Daniloff/MIT
Os engenheiros do MIT 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”, diz Paula Hammond, professora do MIT Institute, chefe do Departamento de Engenharia Química do MIT, membro do Koch Institute for Integrative Cancer Research e uma das os autores seniores de um 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”, diz Bradley Olsen, professor de engenharia química da Alexander and I. Michael Kasser na MIT e autor sênior do estudo.
O pós-doutorando do MIT Celestine Hong PhD ’22 é o principal autor do artigo, que aparece na Advanced Healthcare Materials. Outros autores do artigo incluem o pós-doutorado Yanpu He, o estudante de graduação Porter Bowen e a professora 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 contuso 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 adicional. 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, diz 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 pegajoso 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 das pessoas, substituindo ambos os componentes da coagulação.
“O que os pesquisadores dessa área têm feito no passado é tentar recapturar os efeitos terapêuticos das plaquetas ou recapturar a função do fibrinogênio”, diz Hong. “O que estamos tentando fazer neste projeto é capturar a maneira como eles interagem uns com os outros.”
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, que são 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. ao 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”, diz Hong. “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”.
Parando o sangramento
Para testar o sistema, os pesquisadores usaram um modelo de lesão interna em camundongos. Eles descobriram que, após ser injetado no corpo, o sistema de dois componentes era altamente eficaz em interromper o sangramento e funcionava cerca de duas vezes mais do que a partícula de direcionamento por conta própria.
Outra vantagem importante dos coágulos é que eles não se degradam tão rápido quanto os coágulos naturais. Quando os pacientes perdem muito sangue, eles geralmente recebem solução salina por via intravenosa para manter a pressão sanguínea, mas essa solução salina também dilui as plaquetas e o fibrinogênio existentes, levando a coágulos mais fracos e degradação mais rápida. No entanto, os coágulos artificiais não são tão suscetíveis a esse tipo de degradação, descobriram os pesquisadores.
Os pesquisadores também descobriram que suas nanopartículas não induziram nenhuma reação imunológica significativa nos camundongos em comparação com um controle de glicose. Eles agora planejam testar o sistema em um modelo animal maior, trabalhando com pesquisadores do Massachusetts General Hospital.
A longo prazo, os pesquisadores também esperam explorar a possibilidade de usar dispositivos portáteis de imagem para visualizar as nanopartículas injetadas depois de entrarem no corpo. Isso pode ajudar os médicos ou socorristas a determinar rapidamente o local do sangramento interno, que atualmente só pode ser feito em um hospital com ressonância magnética, ultrassom ou cirurgia.
“Pode haver horas de atraso para descobrir onde está a origem do sangramento, e isso requer muitas etapas antes que o local do sangramento possa ser tratado. Portanto, poder combinar esse sistema com ferramentas de diagnóstico é uma área em que estamos interessados”, diz Hong.
Publicado em 29/04/2023 15h09
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