Segundo estudo, técnica tem aplicação especial no tratamento de pacientes pediátricos

O dispositivo possui diversos canais minúsculos dispostos em  uma espécie de zigue-zague, por onde circulam apenas 500 μL de sangue e fornece o resultado entre 10 e 15 minutos

Ilustrações em livros de medicina e biologia geralmente representam os vasos sanguíneos como tubos retos ou ligeiramente curvos. Na verdade, eles possuem formas complexas, com dobras acentuadas e espiraladas. Quando o fluxo de sangue encontra esses trechos, ele altera suas características mecânicas de fluido e interage com as paredes do vaso. Em pessoas doentes, isso pode resultar na ativação de determinadas proteínas e células e formar coágulos.

Com base nas condições reais do fluxo de sangue no corpo humano, pesquisadores do Departamento de Engenharia Biomédica da Texas A&M University (EUA) desenvolveram um dispositivo microfluídico que utiliza uma pequena quantidade de sangue e permite detectar com maior rapidez e precisão a existência de coágulos sanguíneos e avaliar os efeitos de anticoagulantes administrados a pacientes críticos, principalmente pediátricos.

Segundo o engenheiro biomédico Abhishek Jain, coautor do estudo, PhD e professor assistente na Texas A&M, os dispositivos que avaliam os efeitos das drogas anticoagulantes baseiam-se inteiramente em respostas químicas e não consideram a arquitetura real dos vasos sanguíneos.

“Portanto, as leituras desses sistemas estáticos usados atualmente não são altamente preditivas e muitas vezes resultam em falsos positivos e falsos negativos. Isso limita sua capacidade de prever o estado trombótico em contextos clínicos. Outro aspecto que contribui para a imprecisão é que eles falham em incorporar as características mecânicas e bioquímicas que ativam a coagulação in vivo“, explica.

O dispositivo criado pela equipe da universidade possui diversos canais minúsculos dispostos em  uma espécie de zigue-zague, por onde circulam apenas 500 μL de sangue — adequado para pacientes pediátricos ou quando a amostra disponível é muito pequena —, e fornece o resultado entre 10 e 15 minutos. Segundo Jain, outros dispositivos que procuram detectar coágulos através da simulação do formato dos vasos consomem volume de sangue superior a 1 mL e levam mais de 20 minutos para concluir a análise, o que pode não ser ideal quando o médico assistente precisa tomar uma decisão rápida.

Para chegar ao desenho final dos microcanais foi usado um software de modelagem de fluidos, onde realizaram simulações da dinâmica do fluxo sanguíneo, considerando-se que o sangue é complexo e não se comporta da mesma forma que outros fluidos conhecidos.

A técnica desenvolvida na Texas A&M também simula um microambiente “doente” que permite monitorar o comportamento do fluxo sanguíneo e sua resposta aos medicamentos contra distúrbios de coagulação. Outra vantagem, de acordo com os pesquisadores, é o baixo custo desse método, em comparação com os testes atuais de coagulação do sangue feitos com base química, que geralmente utilizam insumos caros.

Para Abhishek Jain, entre as aplicações do dispositivo estão seu uso em unidades de terapia intensiva e no tratamento de traumas em unidades militares. “Pode ser empregado para identificar distúrbios de coagulação e na medicina de precisão, onde é necessário monitorar terapias pró-trombóticas ou antitrombóticas e otimizar a abordagem terapêutica”, acrescenta.

Testes na prática

Abhishek Jain, coautor do estudo

Para conferir os resultados em um ambiente real, a equipe realizou um estudo piloto no Texas Children’s Hospital com pacientes pediátricos internados em UTI. Como seus pulmões não funcionavam corretamente, eles estavam ligados a uma máquina de oxigenação por membrana extracorpórea (ECMO, na sigla em inglês). Esse equipamento fornece suporte cardíaco e respiratório na troca de oxigênio e dióxido de carbono e tem sido muito usado em pacientes com Covid-19 em estado crítico.

Segundo Jain, uma complicação comum no uso da ECMO é a formação de coágulos e, por isso, o indivíduo precisa receber medicamentos para evitar a coagulação.

“As máquinas de ECMO são conhecidas por ‘comer’ proteínas de coagulação e plaquetas, o que aumenta o risco de sangramento. Pacientes pediátricos em sistemas de suporte de vida extracorpórea tipicamente apresentam baixa contagem de plaquetas, disfunção plaquetária, síndrome de von Willebrand adquirida, hiperfibrinólise e perda de fatores de coagulação. Como consequência, eles são muito suscetíveis a sérias alterações na hemostasia normal”, diz o pesquisador.

Ele destaca que não há margem para erros no atendimento a pessoas nessas condições. Por isso, é importante que todos os testes, inclusive os de coagulação, forneçam resultados rápidos e precisos.

Jain conta que no estudo piloto usaram o dispositivo para identificar e medir problemas na hemostasia existentes em amostras de sangue de pacientes pediátricos em ECMO tratados com anticoagulantes, como heparina, e diagnosticados clinicamente com sintomas de sangramento e baixo número de plaquetas.

“Os resultados mostraram que o dispositivo microfluídico pode ser aplicado para testar pacientes em cuidados intensivos com hemostasia alterada devido a efeitos combinados de anticoagulação e outros sintomas, provavelmente adquiridos como consequência de cirurgias”, conclui o pesquisador.

O artigo Tortuosity-powered microfluidic device for assessment of thrombosis and antithrombotic therapy in whole blood foi publicado na edição online de 1º de abril de 2020 de Nature’s Scientific Reports.

Tags:

coágulos, dispositivo microfluídico, fluxo de sangue

Compartilhe: