Novo gel de oxigênio pode prevenir amputação em pacientes diabéticos com feridas

Uma ferida que permanece aberta por mais de um mês é classificada como crônica. Em todo o mundo, cerca de 12 milhões de pessoas sofrem de feridas crónicas todos os anos, incluindo cerca de 4,5 milhões nos Estados Unidos. Aproximadamente um em cada cinco desses pacientes acabará enfrentando uma amputação.

Privação de oxigênio e cura retardada

A equipe de pesquisa se concentrou no que considera ser a causa central das feridas crônicas, a falta de oxigênio nas profundezas dos tecidos danificados. Quando os níveis de oxigênio estão muito baixos, as feridas ficam presas em uma fase inflamatória prolongada. Este ambiente estimula o crescimento bacteriano e a degradação dos tecidos em vez da reparação.

“As feridas crônicas não cicatrizam por si mesmas”, disse Iman Noshadi, professor associado de bioengenharia da UCR que liderou a equipe de pesquisa.

“Existem quatro estágios na cura de feridas crônicas: inflamação, vascularização onde o tecido começa a formar vasos sanguíneos, remodelação e regeneração ou cura. Em qualquer um desses estágios, a falta de um suprimento estável e consistente de oxigênio é um grande problema”, disse ele.

Quando o oxigênio da corrente sanguínea ou do ar circundante não consegue atingir as camadas mais profundas do tecido, desenvolve-se uma condição chamada hipóxia. A hipóxia perturba o processo normal de cura do corpo. A equipe descreveu sua abordagem de gel direcionado ao oxigênio em Material de comunicação da natureza.

Como funciona o gel gerador de oxigênio

O gel macio e flexível é feito com água e um líquido à base de colina que é antibacteriano, não tóxico e biocompatível. Quando conectado a uma pequena bateria semelhante às encontradas em aparelhos auditivos, o material funciona como um dispositivo eletroquímico em miniatura. Ele divide as moléculas de água e libera oxigênio de forma constante ao longo do tempo.

Ao contrário dos tratamentos que fornecem oxigênio apenas na superfície, este gel se adapta ao formato exato da ferida. Antes de se solidificar, preenche pequenas lacunas e áreas irregulares onde os níveis de oxigénio tendem a ser mais baixos e o risco de infecção mais elevado.

O fornecimento contínuo de oxigênio é crítico. A formação de novos vasos sanguíneos pode levar semanas, e pequenas explosões de oxigênio não são suficientes para sustentar um reparo duradouro. Este sistema pode manter o fluxo de oxigênio por até um mês, ajudando uma ferida estagnada a retomar um padrão de cicatrização mais típico.

Resultados promissores em ratos diabéticos e mais velhos

Para testar a tecnologia, os investigadores estudaram ratos diabéticos e mais velhos porque as suas feridas se assemelham a feridas crónicas em adultos mais velhos. Em animais não tratados, os ferimentos não fechavam e eram muitas vezes fatais. Quando o adesivo produtor de oxigênio foi aplicado e substituído semanalmente, as feridas cicatrizaram em cerca de 23 dias e os animais sobreviveram.

“Poderíamos fazer este adesivo como um produto onde o gel pode precisar ser renovado periodicamente”, disse Prince David Okoro, candidato a doutorado em bioengenharia da UCR no laboratório de Noshadi e co-autor do artigo.

Equilibrando a inflamação e a resposta imunológica

O gel pode oferecer mais do que suporte de oxigênio. A colina, um dos seus principais ingredientes, ajuda a regular a atividade imunológica e a reduzir a inflamação excessiva. As feridas crônicas geralmente contêm altos níveis de espécies reativas de oxigênio, moléculas instáveis ​​que danificam as células e prolongam a inflamação. Ao fornecer oxigénio estável e ao mesmo tempo acalmar esta resposta hiperativa, o gel ajuda a restaurar condições mais saudáveis ​​para a reparação dos tecidos.

“Existem curativos que absorvem líquidos e alguns que liberam agentes antimicrobianos”, disse Okoro. “Mas nenhum deles aborda realmente a hipóxia, que é o problema fundamental. Estamos abordando isso diretamente.”

Além do cuidado de feridas

As aplicações potenciais vão além do tratamento de feridas crônicas. A escassez de oxigênio e nutrientes é uma grande barreira nos esforços para cultivar tecidos e órgãos substitutos, o que é um objetivo de longo prazo do laboratório Noshadi.

“Quando a espessura de um tecido aumenta, é difícil difundir esse tecido com o que ele precisa, então as células começam a morrer”, disse Noshadi. “Este projeto pode ser visto como uma ponte para a criação e manutenção de órgãos maiores para pessoas que deles necessitam”.

Enfrentando um crescente desafio de saúde

Algumas das forças por detrás do aumento das taxas de feridas crónicas não podem ser resolvidas apenas com um dispositivo médico. Junto com o envelhecimento e o diabetes, os fatores de estilo de vida também desempenham um papel.

“Nosso estilo de vida sedentário está fazendo com que nossas respostas imunológicas diminuam”, disse o bioengenheiro e co-autor da UCR, Baishali Kanjilal. “É difícil chegar às raízes sociais dos nossos problemas. Mas esta inovação representa uma oportunidade para reduzir as amputações, melhorar a qualidade de vida e dar ao corpo o que ele precisa para se curar.”