Inovações em Órgãos Artificiais

Os órgãos artificiais são frequentemente descritos como o Santo Graal da bioengenharia – uma importante área de investigação que se situa na intersecção da medicina, das ciências da vida e da engenharia. A importância e a necessidade urgente de órgãos artificiais foram há muito compreendidas: textos médicos de vários séculos atrás contêm ideias que descrevem o seu design, por mais fantasiosas e impraticáveis que tenham sido. O primeiro verdadeiro avanço no design de órgãos artificiais veio em 1982, com Jarvik-7, o primeiro coração artificial em pleno funcionamento a ser implantado com sucesso num humano. O pesquisador médico, Robert Jarvik, e o inventor Willem Kolff são creditados com o design do Jarvik-7. Kolff tem várias outras inovações em seu crédito, incluindo o primeiro rim artificial (máquina de diálise) e a máquina coração-pulmão, e ele é conhecido por ser um ávido proponente de procedimentos de transfusão de sangue – tudo isso reflete seu entusiasmo e crença em ajudar o corpo humano a continuar a funcionar mesmo após a parada de seus órgãos. Por estas inovações e ideologias, ele é considerado o pai dos órgãos artificiais.

Hoje, apesar dos notáveis avanços nos transplantes, a importância dos órgãos artificiais não diminuiu. A longa lista de espera e a duração da espera exigem alternativas eficazes e imediatas para o transplante de órgãos. A United Network for Organ Sharing, uma organização sem fins lucrativos com sede nos EUA que administra a rede de doação de órgãos, estima que mais de 120.000 americanos – mais de 100.000 dos quais necessitam de um rim – estão na lista de espera para órgãos que salvam vidas. A média dos possíveis receptores de rim tem uma espera de 3,6 anos, e pelo menos 20 pessoas à espera de um órgão morrem a cada dia.

Os órgãos artificiais podem resolver a escassez de transplantes

O pensamento de um coração que pode substituir um falhado é uma proposta tentadora, e uma que algumas companhias têm rachado. Destaca-se entre elas o BiVACOR de Houston, Texas. O dispositivo BiVACOR, denominado de coração artificial total (TAH) é uma opção disponível para pacientes com insuficiência cardíaca em fase terminal que não se qualificam para transplantes. Outra empresa importante, a SynCardia Systems (Tucson, Ariz.), desenvolveu um dispositivo TAH temporário – um sistema implantável que pode assumir as funções cardíacas – para pacientes que sofrem de insuficiência cardíaca biventricular em estágio final. O dispositivo destina-se a ser usado apenas como ponte para o transplante de coração doador, e é o único aprovado pela U.S. Food and Drug Administration e pelos conselhos reguladores da União Europeia e do Canadá.

Com o advento da impressão em 3-D e da engenharia de tecidos, pode-se pensar além das bombas eletromecânicas que podem servir como corações para visualizar um artificial em, literalmente, carne e sangue. A raça está prestes a desenvolver um órgão artificial funcional, baseado em tecidos, que imitaria órgãos em funções físicas e fisiológicas, como a secreção de hormônios, nutrindo a vasculatura e o crescimento e modelagem à medida que o indivíduo cresce.

Stephen Badylak, professor e diretor adjunto do Instituto McGowan de Medicina Regenerativa da Universidade de Pittsburgh, está trabalhando em um fígado funcional que seja adequado para transplante. A abordagem de Badylak envolve a colheita das células estaminais de um paciente e o cultivo das mesmas em andaimes 3-D especialmente desenhados. A esperança é que estas células se transformem num órgão funcional quando fornecidas com nutrientes de crescimento adequados. Como as células são recuperadas dos próprios pacientes, os desafios da rejeição de órgãos e resposta imunológica são contornados.

Artificial Organs for Medical Research

Embora o atraso na produção de um órgão totalmente funcional e dimensionado desapontará o mercado de transplante de órgãos, ainda é uma notícia que vale a pena aplaudir. Na verdade, toda a indústria farmacêutica espera com o batedor de ar para tecidos que se assemelham a tecidos humanos reais. Tais análogos são de grande importância para testes de drogas.

San Diego-Organovo tem estado na vanguarda da comercialização da bioimpressão 3D de tecidos para pesquisa médica. A empresa imprimiu com sucesso manchas de tecidos do fígado, pulmão, coração e rins para utilização por parceiros de pesquisa. A linha ExVive da empresa de tecidos hepáticos e renais humanos é utilizada em estudos toxicológicos e outros testes de drogas pré-clínicas. Esta aplicação de órgãos artificiais tem um enorme potencial para acelerar o processo de desenvolvimento de drogas, reduzir os custos e reduzir a necessidade de testes em animais e clínicos. Na verdade, a L’Oreal, a empresa global de cosméticos, obtém tecidos de pele humana impressos em 3-D da Organovo com o objetivo de reduzir testes em animais, que são muito revividos. A L’Oreal já possui uma patente sobre Episkin, um produto de pele tissue engineering que foi desenvolvido através da incubação de células de pele doadas por pacientes cirúrgicos. A parceria com a Organovo permitiria à L’Oreal imprimi-las mais facilmente e de acordo com os requisitos.

Electronic Skin Can Give Robots a “Human” Touch

Skin é o maior órgão do corpo humano, e um órgão altamente complexo. Recriar a pele envolve transmitir as sensações de toque, pressão e temperatura ao material artificial. Tal pele artificial seria sem dúvida de grande valor para as vítimas de queimaduras e pacientes submetidos a cirurgias extensivas. No entanto, uma aplicação que agora é o combustível para filmes de ficção científica poderia ser uma realidade em breve: fornecer aos robôs entradas sensoriais.

SmartCore, um projeto financiado pelo Conselho Europeu de Pesquisa e executado por pesquisadores da Universidade de Tecnologia de Graz, na Áustria, visa criar um material que responda a estímulos variados. Para isso, a equipe desenvolveu um novo material que é revestido por um conjunto de nanosensores cuja sensibilidade excede em muito a da pele humana. Embora ainda em estágios iniciais, a equipe está projetando um núcleo “inteligente” – um polímero que se expandiria quando exposto à umidade e à temperatura e que está envolto em uma casca piezoelétrica que produz uma corrente elétrica quando a pressão é aplicada. Estes núcleos recebem os estímulos e os transmitem para o sistema robótico. A equipe pretende exibir o protótipo até 2019, após o que serão exploradas aplicações específicas.

Ventre artificial suscita esperança para bebês prematuros

Em abril de 2017, pesquisadores do Centro de Diagnóstico e Tratamento Fetal do Hospital Infantil da Filadélfia anunciaram – e publicaram – que haviam desenvolvido o primeiro ventre artificial do mundo. Apelidados de BioBag, esses “úteros” se parecem com sacos Ziploc com tubos de líquido amniótico, oxigênio, nutrientes e tecelagem do sangue para dentro e para fora. Dentro das bolsas, porém, os pesquisadores conseguiram nutrir cordeiros fetais.

Em agosto de 2017, um útero semelhante foi concebido por um grupo não relacionado: pesquisadores da Women and Infants Research Foundation na Austrália, da University of Western Australia e do Tohoku University Hospital no Japão. Aptamente chamada de terapia ex-vivo uterina (EVE), ela elevou as expectativas de um ambiente semelhante a um útero viável e repetível.

A estrada à frente

Frost & Sullivan acredita que a estrada à frente para órgãos artificiais é pavimentada por pesquisadores entusiastas, agências financiadoras e um ecossistema colaborativo. No entanto, existem também bloqueios de estradas sob a forma de preocupações éticas, requisitos regulamentares, custo dos dispositivos e preocupações de segurança devido à falta de dados clínicos a longo prazo. A resposta seria desvios que ainda podem levar a destinos lucrativos. O uso de tecidos artificiais de pele para pesquisa médica e cosmética é um exemplo. Da mesma forma, um útero artificial para gestação de um embrião humano seria uma tarefa alta e que desenterraria inúmeras questões éticas, morais e legais; entretanto, um caminho aceitável por enquanto seria usar o útero para salvar as vidas e melhorar a saúde dos milhões de bebês pré-termo que nascem a cada ano.