Apesar de todos os seus poderes místicos, o coração é uma coisa muito simples. É uma bomba - sangue no sangue. E isso não dificultou a cópia.
Mas os pulmões são outro assunto. Ninguém nunca vai aconselhá-lo a "seguir seus pulmões" ou lamentar um "pulmão quebrado", o que é uma vergonha. Porque é um órgão complicado.
Poucas pessoas entendem isso, assim como William Federspiel, pesquisador de bioengenharia e professor da Universidade de Pittsburgh. Nos últimos 20 anos, ele vem trabalhando na criação de um pulmão artificial. Tem sido um desafio, ele admite.
"A tecnologia para pacientes com insuficiência pulmonar está muito atrás da tecnologia para pessoas com insuficiência cardíaca", diz ele. “Tudo se resume a um fato bem simples: é muito fácil projetar uma pequena bomba que possa bombear o sangue na taxa de fluxo que o coração faz.
“Mas o pulmão é apenas um órgão incrível para trocar gás entre a atmosfera e o sangue que flui através de seus pulmões. Não há tecnologia que seja capaz de chegar perto do que o pulmão humano pode fazer ”.
Pulmão em uma mochila
Dito isso, Federspiel e sua equipe de pesquisa estão se aproximando. Eles já inventaram um dispositivo chamado Hemolung Respiratory Assist System (RAS), que realiza o que é descrito como "diálise respiratória", removendo o dióxido de carbono do sangue de um paciente. Ele está sendo produzido por uma startup de Pittsburgh fundada por Federspiel, chamada ALung Technologies, e poderia passar por testes em ensaios clínicos nos EUA no final deste ano ou início de 2018. Já foi aprovado para uso na Europa, Canadá e Austrália.
Agora eles estão avançando em um dispositivo muito menor, para o qual eles solicitaram uma patente, só que este é projetado para elevar os níveis de oxigênio no sangue de uma pessoa. Além disso, no início deste ano, os pesquisadores receberam uma doação de US $ 2, 35 milhões do National Institutes of Health (NIH) para desenvolver uma versão de seu pulmão artificial para crianças.
Simplificando, a pesquisa mais recente da Federspiel está focada em refinar um pulmão mecânico que funciona fora do corpo, mas que é pequeno o suficiente para ser carregado dentro de uma mochila ou coldre. Ele estaria ligado à veia cava do paciente - uma grande veia transportando sangue para o coração - através de uma cânula, ou tubo, inserida na veia jugular da garganta. Ele ou ela ainda precisaria respirar oxigênio de um tanque portátil.
Isso, observa Federspiel, permitiria que a pessoa fosse mais móvel no hospital em vez de ficar confinada a uma cama. Isso é crítico, porque se os pacientes não podem se movimentar, seus músculos ficam mais fracos e suas chances de se recuperar de uma infecção pulmonar grave diminuem. O dispositivo é visto como sendo particularmente benéfico para pacientes que esperam por um transplante de pulmão, como pessoas com fibrose cística.
"Não estamos pretendendo agora que eles seriam capazes de deixar o hospital com um desses sistemas", diz ele, "mas pelo menos dentro do hospital, eles seriam capazes de se levantar e andar por aí".
A maldição dos coágulos
Houve outros avanços recentes na recriação de pulmões humanos. No ano passado, cientistas do Laboratório Nacional de Los Alamos, no Novo México, anunciaram que criaram um dispositivo em miniatura feito de polímeros que funciona como um pulmão e é projetado para imitar a resposta do órgão a drogas, toxinas e outros elementos ambientais para fins de teste.
Na República Tcheca, cientistas da Universidade de Tecnologia de Brno afirmaram ter desenvolvido uma versão impressa em 3D de um pulmão que pode simular condições como a asma e outros problemas pulmonares crônicos, e que permitirá aos médicos trazer mais precisão à forma como eles tratar as condições pulmonares.
Ambos os projetos, no entanto, destinam-se a ajudar os pesquisadores a aprender mais sobre condições e tratamentos, enquanto a pesquisa de Federspiel - assim como trabalhos semelhantes em Pittsburgh na Carnegie Mellon University - é mais voltada para ajudar pacientes a melhorar seu prognóstico a longo prazo. .
O novo dispositivo - aquele projetado para elevar os níveis de oxigênio no sangue - precisa suportar um fluxo sanguíneo mais pesado do que a máquina que reduz o dióxido de carbono. Assim, como aponta Federspiel, ela enfrenta o desafio de lidar com o que acontece com o sangue quando flui sobre uma superfície artificial - coagula.
Tudo tem a ver com a troca gasosa sofisticada que é fundamental para a função pulmonar e como é imitada no dispositivo. “A unidade de troca de gás [no dispositivo] é composta de um grande número de tubos de polímero que têm cerca de duas vezes a espessura de um fio de cabelo humano”, explica ele. “Eles são permeáveis ao gás, então quando o sangue está fluindo do lado de fora desses tubos, corremos 100% de oxigênio através do interior dos tubos. O oxigênio se move para o sangue por difusão e o dióxido de carbono sai do sangue para a corrente de gás que flui através do dispositivo ”.
O problema é que o sangue que passa entra em contato com uma superfície artificial relativamente grande, aumentando a chance de formação de coágulos. É uma grande razão por que não é realista neste momento considerar a implantação de dispositivos pulmonares como este dentro do corpo de um paciente. Eles provavelmente precisariam ser substituídos a cada poucos meses.
Federspiel diz que recentemente sua equipe foi capaz de testar o novo dispositivo em ovelhas por cinco dias sem nenhum problema. Ovelhas são usadas porque seus sistemas cardiovasculares são similares aos humanos. Mas ele e sua equipe também estão trabalhando com uma empresa para desenvolver revestimentos especiais que eles esperam reduzir muito a coagulação. Isso também permitiria aos médicos reduzir significativamente o nível de medicamentos anti-coagulação que os pacientes precisariam tomar.
O próximo passo, diz ele, é um teste animal de 30 dias que compararia os resultados dos dispositivos com o revestimento e sem ele. Ele estima que os testes clínicos em humanos ainda podem ser daqui a quatro ou cinco anos.
Mas o Federspiel não é dissuadido pelo ritmo deliberado de criar um dispositivo que funcione tão bem quanto o pulmão humano. Ele está bem ciente de quão exigente isso pode ser.
"Um pulmão artificial ainda tem que funcionar como o pulmão humano", diz ele. “Quando eu dou palestras sobre isso, a primeira coisa que eu digo é que o pulmão é um órgão incrível.”
