De acordo com a Georgia Tech, a cada ano, mais de 5 milhões de pessoas nos EUA são diagnosticadas com doença da válvula cardíaca – uma condição sem tratamento eficaz a longo prazo. Quando a válvula cardíaca de uma pessoa é gravemente danificada por um defeito de nascença, estilo de vida ou envelhecimento – o fluxo sanguíneo é interrompido. Se não for tratada, pode haver complicações fatais.
A substituição e o reparo de válvulas são os únicos métodos de tratamento de doença cardíaca valvular grave, mas ambos frequentemente exigem cirurgias repetidas que são caras, perturbadoras e fatais. A maioria das válvulas de substituição é feita de tecido animal e dura até 10 ou 15 anos antes de precisarem ser substituídas. Para pacientes pediátricos, as soluções são extremamente limitadas e podem exigir múltiplas intervenções.
Agora, pesquisadores da Georgia Tech criaram uma válvula cardíaca impressa em 3D feita de materiais bioreabsorvíveis e projetada para se ajustar à anatomia única de cada paciente. Uma vez implantadas, as válvulas serão absorvidas pelo corpo e substituídas por um novo tecido que desempenhará a função que o dispositivo já desempenhou.
“Essa tecnologia é muito diferente da maioria das válvulas cardíacas existentes, e acreditamos que ela representa uma mudança de paradigma”, disse Dasi, o Rozelle Vanda Wesley Professor em BME. “Estamos nos afastando do uso de dispositivos de tecido animal que não duram e não são sustentáveis, e entrando em uma nova era em que uma válvula cardíaca pode se regenerar dentro do paciente.”
Dasi é um pesquisador líder em função e mecânica das válvulas cardíacas, enquanto Hollister é um dos maiores especialistas em engenharia de tecidos e impressão 3D para dispositivos médicos pediátricos.
“ Em pediatria, um dos maiores desafios é que as crianças crescem, e suas válvulas cardíacas mudam de tamanho ao longo do tempo”, disse Hollister, que é o Patsy and Alan Dorris Chair of Pediatric Technology e Professor de Engenharia Biomédica no Georgia Institute of Technology. “Por causa disso, as crianças precisam passar por várias cirurgias para reparar suas válvulas à medida que crescem. Com essa nova tecnologia, o paciente pode potencialmente desenvolver novo tecido valvar e não ter que se preocupar com várias substituições de válvulas no futuro.”
Embora válvulas cardíacas impressas em 3D já existam e materiais bioabsorvíveis já tenham sido usados para implantes antes, esta é a primeira vez que as duas tecnologias foram combinadas para criar um dispositivo com um material reabsorvível e com memória de forma.
“Desde o início, a visão do projeto era abandonar a abordagem de tamanho único que tem sido o status quo para o design e a fabricação de válvulas cardíacas e adotar um implante específico para o paciente que possa durar mais que os dispositivos atuais”, disse Sanchita Bhat, uma cientista pesquisadora no laboratório de Dasi que se envolveu no projeto pela primeira vez como aluna de doutorado.
A pesquisa inicial envolveu encontrar o material certo e testar diferentes protótipos. A válvula cardíaca da equipe é impressa em 3D usando um material biocompatível chamado poli(glicerol dodecanodioato).
A válvula tem memória de forma, então pode ser dobrada e entregue por meio de um cateter, em vez de cirurgia cardíaca aberta. Uma vez implantado e atingindo a temperatura corporal, o dispositivo se dobrará novamente em seu formato original. O material então sinalizará ao corpo para fazer seu próprio tecido novo para substituir o dispositivo. O dispositivo original será absorvido completamente em alguns meses.
Srujana Joshi, uma aluna de doutorado do quarto ano no laboratório de Dasi, desempenhou um papel importante no teste e análise do design e desempenho da válvula cardíaca. “Depois que você tem uma ideia para um implante, são necessários muitos ajustes finos e otimização para chegar ao design, material e parâmetros de fabricação corretos que funcionem”, disse Joshi. “É um processo iterativo, e temos testado esses aspectos em nossos sistemas para garantir que as válvulas estejam fazendo o que devem fazer.”
Bhat e Joshi estão atualmente testando a durabilidade física da válvula cardíaca com modelos computacionais e estudos de bancada. O laboratório de Dasi tem uma configuração de simulação cardíaca que corresponde às condições fisiológicas de um coração real e pode imitar as condições de pressão e fluxo do coração de um paciente individual. Uma máquina adicional testa a durabilidade mecânica da válvula, colocando-a em milhões de ciclos cardíacos em um curto espaço de tempo. Para saber mais sobre as válvulas acesse o site.
