A abordagem magnetizada para recuperação de cálculos renais supera os métodos padrão em estudo pré-clínico

A Universidade de Stanford revelou um dispositivo compatível com ureteroscopia que magnetiza e recupera fragmentos de cálculos renais com um fio, com desempenho em um modelo de porco superando as técnicas tradicionais de remoção.

A doença de cálculo renal afeta cerca de 11% da população dos EUA e muitas vezes requer litotripsia ureteroscópica a laser. A remoção de fragmentos após a litotripsia permanece ineficiente, deixando muitos pacientes com pedaços residuais que podem provocar dor, infecção, repetição de procedimentos e custos adicionais.

As pedras se formam a partir de sais cristalizados que podem obstruir os tubos finos que transportam a urina dos rins para a bexiga, causando dor, infecção e lesão renal.

A litotripsia ureteroscópica a laser continua sendo o procedimento mais comum. Um endoscópio entra pela uretra até o trato urinário superior, uma fibra de laser quebra os cálculos em fragmentos sob irrigação com solução salina e os cirurgiões então visam a remoção ou passagem espontânea de pequenos pedaços.

Fragmentos residuais persistem em até 40% dos pacientes após a ureteroscopia, gerando complicações que vão desde visitas de emergência até intervenções repetidas. O risco acumula-se com o tempo, uma vez que 30% dos pacientes com quaisquer fragmentos residuais necessitaram de outra operação no prazo de cinco anos, em comparação com 4% entre aqueles sem fragmentos residuais.

As exigências de cuidados são substanciais, com mais de 1,3 milhões de consultas de emergência e mais de 4 mil milhões de dólares em despesas anuais nos EUA. Juntamente com o aumento da obesidade e da diabetes, principais factores de risco para a formação, estima-se que os cálculos renais acrescentem mais 1,2 mil milhões de dólares por ano em custos de cuidados de saúde até 2030.

No estudo, “Recuperação magnética de cálculos renais via ureteroscopia em modelo suíno”, publicado em Dispositivoos pesquisadores desenvolveram um sistema compatível com ureteroscopia para magnetizar fragmentos de cálculos com um hidrogel e recuperá-los usando um fio magnético sob visualização endoscópica direta em porcos.

Configurações experimentais

Os instrumentos espelhavam aqueles usados ​​na ureteroscopia clínica com alguma otimização controlada. Um modelo de rim impresso em 3D foi posicionado em banho de solução salina a 0,9%. Fragmentos de cálculos renais de origem humana foram posicionados no rim modelo.

Dois precursores de hidrogel, ferumoxitol e quitosana, foram co-administrados através do injetor de lúmen duplo, de modo que entraram em contato com a superfície do fragmento e formaram o hidrogel magnético in situ, após o que o fio magnético tentou a recuperação.

Os rins de porco receberam colocação retrógrada de fragmentos de oxalato de cálcio de origem humana abaixo de 3 mm, o hidrogel magnético foi aplicado nos fragmentos e o fio magnético tentou a recuperação. Os rins controle foram submetidos apenas à colocação de fragmentos e retirada da cesta.

Experimentos de sobrevivência usaram três porcos. Um rim por animal recebeu hidrogel magnético com confirmação endoscópica da formação de gel, e o rim contralateral permaneceu sem tratamento como controle.

Resultados renais impressos em 3D

A otimização de bancada identificou uma incompatibilidade de densidade inicial entre ferumoxitol e quitosana em solução salina. A adição de glicerol ao precursor de quitosana correspondeu às densidades e aumentou em quatro vezes a marcação magnética de fragmentos de oxalato de cálcio de 1–2 mm.

As execuções de ureteroscopia demonstraram a remoção de múltiplos fragmentos após uma única aplicação de hidrogel. Um total de 28 fragmentos de 1 a 2 mm foram removidos em seis passagens após aproximadamente 100 μL de ferumoxitol e 200 μL de quitosana administrados através do injetor.

Desempenho em suínos

Experimentos de sobrevivência de uma semana registraram recuperação sem intercorrências, sem cálculos, com micção normal. O exame de urina e exames de sangue permaneceram dentro dos limites normais.

A irrigação sozinha eliminou cerca de 70% do gel instilado. A recuperação magnética e a irrigação combinadas eliminaram 99,8% do gel em 10 minutos. Imagens de partículas magnéticas de urina, sangue, rins, ureteres, bexiga e órgãos selecionados em uma semana mostraram sinais abaixo do limite de detecção, apoiando a eliminação completa do hidrogel naquele momento.

Planos de pesquisa futuros

Os autores concluem que uma estratégia de magnetização e recuperação é viável e compatível com ureteroscópios clínicos em modelo suíno, com um perfil de segurança favorável a curto prazo e caminhos demonstráveis ​​para remoção intraoperatória e depuração fisiológica.

Os planos futuros incluem testes frente a frente em um modelo de ureteroscopia, refinamento da formulação de hidrogel para taxas de dosagem simplificadas, melhorias no cateter e exploração de geometrias magnéticas alternativas.

A tradução bem-sucedida para um método clínico poderia aumentar as taxas de eliminação sem cálculos, reduzir os resultados adversos para os pacientes e diminuir os encargos com os cuidados de saúde.

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