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Os aneurismas cerebrais são matéria-prima de pesadelos: um vaso sanguíneo em seu cérebro que silenciosamente incha e que, devido ao risco de um dia se romper, pode causar complicações fatais.
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Embora existam vários tratamentos, esses vasos sanguíneos podem ser um pouco difíceis de alcançar. Portanto, com o propósito de avaliar tratamentos e dar aos médicos algum tempo de treinamento prático, seria ideal algum modelo antes que eles comecem a operar.
Pensando nisso, uma equipe de pesquisadores do Laboratório Nacional Lawrence Livermore (EUA) produziu o primeiro aneurisma bioimpresso vivo fora do corpo humano.
Com a impressão 3D, eles replicaram um aneurisma in vitro e realizaram um procedimento de reparo endovascular no aneurisma impresso, inserindo um cateter no vaso sanguíneo e compactando firmemente as bobinas de platina dentro do saco aneurismático.
Modelo de aneurisma impresso em 3D mostra coágulos em vermelho e pode ser servir para treinamento antes de operações. Imagem: Elisa Wasson/Reprodução
A equipe introduziu plasma sanguíneo no aneurisma e observou uma forma de coágulo de sangue onde as espirais estavam localizadas.
Os cientistas relataram todo o experimento em um artigo publicado na revista científica IOP.
Impressão do modelo em 3D
A equipe do Laboratório Nacional Lawrence Livermore imprimiu em 3D a estrutura em forma de aneurisma usando hidrogel de fibrina-gelatina e, em seguida, semeou cuidadosamente a estrutura com células cerebrais humanas chamadas hCMECs (células endoteliais microvasculares cerebrais humanas). Essas células se espalharam, revestindo o aneurisma ao longo dos próximos sete dias e formaram um aneurisma vivo impresso em 3D.
Embora experimentos parecidos já tenham sido criados antes, esta é a primeira vez que células humanas foram usadas para criar uma estrutura viva.
No modelo de aneurisma, o coágulo aparece em vermelho. As células endoteliais, em verde. Imagem: Kang et al., Biofabrication, 2020/Reprodução
“Pensamos que se pudéssemos emparelhar a modelagem computacional com as abordagens experimentais e, com isso, talvez chegar a um método mais determinístico de tratar aneurismas ou selecionar tratamentos que poderiam servir melhor ao paciente”, disse William Hynes, engenheiro do Laboratório Nacional Lawrence Livermore e autor sênior do artigo.
Depois que as células se espalharam, a equipe começou a fazer experimentos em seu aneurisma recém-formado, fluindo plasma de sangue de vaca através da estrutura e, em seguida, fazendo sua própria bobina endovascular. De forma empolgante, a bobina formou com sucesso um coágulo no local – o que significa que o fluxo sanguíneo foi interrompido e o modelo funcionou!
“Agora podemos começar a construir a estrutura de um modelo personalizado que um médico cirúrgico pode usar para determinar o melhor método para tratar um aneurisma”, completou Hynes.
Modelos personalizados para cada paciente
A equipe ressalta que ainda há um longo caminho a percorrer antes que isso esteja pronto para os médicos. Eles ainda precisam trabalhar mais em modelos computacionais de coagulação em três dimensões, usando melhor velocimetria de imagem de partículas e aperfeiçoando a tensão de cisalhamento (tensão gerada por forças opostas) da parede vascular que causa os aneurismas.
Contudo, com a ajuda de varreduras cerebrais de pacientes e sistemas de modelagem de computador, eles esperam que os modelos físicos possam ser personalizados para o aneurisma de um paciente específico.
Este é um desenvolvimento empolgante que tem muitos usos potenciais e a equipe autora do artigo considera esta uma opção melhor para avaliar novos tratamentos do que modelos animais. Além disso, quando usado com modelagem por computador, pode reduzir o tempo necessário para que novas técnicas cirúrgicas cheguem às clínicas.
“Este modelo in vitro pode ser usado para treinar cirurgiões ou estudantes de medicina para implantar dispositivos neurovasculares em uma estrutura vascular complexa. Além disso, pode ser prontamente utilizado em investigações relacionadas à análise de respostas de coagulação de dispositivos de embolização, respostas de cura após o tratamento e os mecanismos biofísicos de formação ou ruptura de aneurisma usando os dados hemodinâmicos resultantes”, apontaram os pesquisadores no artigo.
Fonte: Science Alert
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