Cientista Terence Gourley utiliza o carvão tratado na diminuição da inflamação dos tecidos

JST-Tec de Monterrey/DICYT As contribuições (irreais na ficção, mas possíveis no mundo real) de cientistas como Frankestein, promoveram nos últimos 50 anos a criação de um ser hipotético e desagregado (já que resultado não só de um, mas de vários indivíduos) que, longe de voltar-se contra seus criadores, solicita novas e melhores “partes” (ou métodos terapêuticos) para seu corpo já muitas vezes alterado. Trata-se da ciência da Bioengenharia, que precipita aceleradamente o processo de “montagem-reparação-substituição-modificação” dirigido ao organismo humano e, por vezes, também a animais.

Membros artificiais (próteses) para substituir mãos, pés, braços e pernas perdidos por traumatismo ou doenças que inclusive podem ser controlados por sinais elétricos residuais presentes nos músculos do membro cortado ou atrofiado; os distintos tipos de corações artificiais; ou as válvulas cardíacas e as artérias artificiais utilizadas em casos de aneurismas, são contribuições que aumentaram a probabilidade de vida dos pacientes cardíacos e feitos espetaculares que nem eram imaginados no começo do século passado.

Recorrendo a materiais tão antigos como o carvão, Terence Gourley, professor de Bioengenharia da Universidade de Strathclyde, Reino Unido, apresentou no Tecnológico de Monterrey a conferência “Bioengineering”, oferecida como parte dos eventos dos Programas Internacionais da Universidade Virtual, em conjunto com British Council, México.

Gourley, especialista em Dispositivos e Instrumentos Médicos de Diagnóstico, falou sobre o desenvolvimento de um novo dispositivo de filtro de absorção de citocina para os bypass cardiopulmonares e dos princípios e aplicação deste dispositivo.

Reparação de tecidos com grãos de carvão

A prolongada exposição dos tecidos e do movimento e contato não usual do sangue com eles em procedimentos cirúrgicos deste tipo provoca granularidade dos tecidos e conseqüentes respostas inflamatórias destes tecidos que não apenas podem danificar a área afetada, mas também estender-se a outras regiões como os rins ou inclusive ao cérebro.

A tecnologia evoluiu e diminuiu esta inflamação através da miniaturização de dispositivos e dos materiais com os quais são fabricados, de modo que o que Gourley e sua equipe propõem é remover as citocinas do tecido, também chamadas citoquinas, que são moléculas de proteínas secretadas pelas células do sistema imunológico que servem para regulá-lo e sua ação fundamental é a regulação do mecanismo da inflamação.

“Existem evidências, como as levantadas por pesquisadores como J. Steczko e H. Levy de que a remoção das citocinas é efetiva no tratamento da SIRS (“Systemic Inflammatory Response Syndrome”) sepse. Isso considerada a remoção tanto das citocinas pró-inflamatórias como das anti-inflamatórias, já que quando somente são extraídas as primeiras, pode-se obter uma expressão posterior pró-inflamatória”.

Mas como as citocinas podem ser removidas? Aqui é onde entra a bioengenharia. Gourley explica que este procedimento é realizado através de carbonatos absorventes ativados, material que desde os Fenícios se utilizava em seu formato de carvão ativado para melhorar a água e que, na Inglaterra da Idade Média, utilizava-se para neutralizar odores da cidade. Nos tempos modernos, o carbonato foi utilizado em pacientes envenenados para eliminar agentes tóxicos.

“O uso de materiais absorventes do carbonato ativado é ideal porque produz um material com uma área massiva de superfície, ainda que com uma ampla gama de tamanho de poros. O problema é a especificidade, o que solucionamos utilizando um precursor de polímero controlado e um meio ambiente também controlado na pirolização”, afirma Gourley.

Protocolo do experimento

O princípio do experimento focou-se na escolha da configuração do dispositivo. Duas foram sugeridas: uma em forma de grãos de carvão e outra em forma de monólitos de carvão, pequenos tubos como cabos com tubos internos.

“O objetivo da pesquisa foi, de um lado, determinar se os materiais cerâmicos desenvolvidos para sua aplicação durante uma CBP (cirurgia de bypass) realmente se comunicavam e, de outro, determinar qual das duas configurações trabalhava melhor para o posterior desenvolvimento do dispositivo”, explica.

Quanto ao protocolo utilizado na pesquisa, Gourley sinaliza que se utilizou sangue de um ambiente real, de pacientes que estavam passando por uma CBP; foram colhidas amostras ao final da CBP e definiu-se um período para obtenção de amostras com alta expressão de citocinas e, finalmente, passou-se ao sangue através de um teste de citocinas pré e pós utilização do dispositivo.

Os resultados revelaram que as estruturas em forma de contas eram as que funcionavam como se esperava. Logo, investigou-se como obter o dispositivo da estrutura de grão e passou-se à fase de experimentos com ratos.

Resultados do estudo

As análises histológicas ainda não estão completas, mas de acordo com Gourley os dados indicam que foram reduzidas as marcas de tecido inflamatório danificado em cerca de 1.100 análises examinadas.

As principais conclusões foram:
 

1. Os resultados dos estudos em animais pequenos indicam que os grãos de carvão utilizados nas partes posteriores do estudo removeram as citocinas pró-inflamatórias sob condições de CBP.
2. Também indicam que existe evidência histológica de uma redução nos danos do tecido inflamado.
3. Ademais, que os materiais de carvão estão associados com a redução do tecido que contém água, depois dos procedimentos, e que isso, posteriormente, impacta a redução dos danos inflamatório.
4. Por outro lado, comprovou-se que é possível incorporar os grãos de carvão a um material capaz de desenvolver um novo filtro arterial de linha.
5. Este material está associado com resultados similares àqueles obtidos a partir de grãos inseridos em pequenos animais.
6. Também que um filtro arterial que contém o novo material foi desenhado e fabricado em protótipo em um modelo maior de CBP em animais, com resultados semelhantes àqueles obtidos em testes em animais pequenos.
7. Já se tem um dispositivo que cumpre com o objetivo inicial.

Pode-se acessar a conferência completa através da página de conferências da Universidade Virtual e conhecer mais sobre a pesquisa de Terence Gourley em vídeo.

O futuro da bioengenharia

A Engenharia Biológica, Engenharia Biotecnológica ou Bioengenharia (incluindo a engenharia de sistemas biológicos) é a aplicação de conceitos e métodos da física e das matemáticas para resolver problemas em Ciências da Vida, utilizando metodologias de análise e síntese próprias da engenharia.

No Tecnológico de Monterrey conta-se com três programas de Engenharia e Ciências nas áreas de Bionegócios, Biotecnologia e Biomedicina, bem como com um programa de doutorado em Biotecnologia, a fim de preparar especialistas capazes de criar soluções integrais a problemas específicos para melhorar a qualidade de vida das pessoas.

Neste contexto, enquanto a engenharia tradicional aplica as ciências físicas e matemáticas para analisar, desenhar e fabricar ferramentas inanimadas, estruturas e processos, a Bioengenharia utiliza as ciências desta para estudar muitos aspectos dos organismos vivos, com objetivo de analisar e resolver problemas relacionados com a saúde humana e de melhorar a qualidade de vida de pessoas em condições médicas que limitam a vida independente e a integração com a comunidade.