Tipos de sangue artificial

Imagem cedida por Laboratórios Northfield PolyHeme HBOC dos Laboratórios Northfield

Até recentemente, a maioria das tentativas de se criar sangue artificial falhou. No século XIX, médicos fracassaram ao dar aos pacientes sangue animal, leite, óleos e outros líquidos por via endovenosa. Mesmo depois da descoberta dos tipos de sangue humanos, em 1901, os médicos continuaram a procurar substitutos para o sangue. As duas grandes Guerras Mundiais e as descobertas da hepatite e do vírus da imunodeficiência humana (HIV) também aumentaram o interesse em seu desenvolvimento.

Empresas farmacêuticas desenvolveram algumas poucas variedades de sangue artificial nas décadas de 80 e 90, mas muitas abandonaram suas pesquisas após infarto, derrames cerebrais e mortes com cobaias humanas. Algumas fórmulas iniciais também causaram o colapso de vasos capilares e o aumento excessivo da pressão sangüínea. Porém, pesquisas adicionais levaram a vários substitutos específicos do sangue divididos em duas classes: carregadores de oxigênio que utilizam hemoglobina. Alguns desses substitutos, na sua fase final de teste, conseguem estar disponíveis em hospitais. Outros já estão em uso. Por exemplo, um HBOC chamado Hemopure atualmente é usado em hospitais na África do Sul, onde o alastramento do HIV ameaçou o suprimento de sangue. Um carreador de oxigênio baseado em PFC, chamado Oxygent, está nos estágios finais de testes em seres humanos na Europa e América do Norte.

Os dois tipos têm estruturas químicas bastante diferentes, mas ambos trabalham basicamente através da difusão passiva. A difusão passiva tira proveito da tendência dos gases de se mover de áreas de maior concentração para áreas de menor concentração até atingir um estado de equilíbrio. No corpo humano, o oxigênio se move dos pulmões (alta concentração) para o sangue (baixa concentração). Depois, quando o sangue atinge os vasos capilares, o oxigênio se move do sangue (alta concentração) para os tecidos (baixa concentração).

O sangue artificial tira vantagem da difusão passiva, na qual o oxigênio se move de uma área de alta concentração (os pulmões) para uma área de baixa concentração (o sangue).

HBOCs
Os HBOCs assemelham-se vagamente ao sangue. Sua cor é vermelho escuro ou bordô e eles são feitos de hemoglobina real, esterilizada, que pode vir de uma variedade de fontes:

• glóbulos vermelhos de sangue humano real
• glóbulos vermelhos de sangue de vaca
• bactérias geneticamente modificadas que podem produzir hemoglobina
• placentas humanas

Porém, os médicos simplesmente não conseguem injetar hemoglobina na corrente sangüínea de uma pessoa. Quando está dentro das células sangüíneas, a hemoglobina faz um excelente trabalho de transporte e liberação de oxigênio. Mas sem a membrana da célula para protegê-la, ela se desintegra muito rapidamente. A hemoglobina desintegrada pode causar sérios danos renais. Por essa razão, a maioria dos HBOCs usa formas modificadas de hemoglobina que são mais resistentes do que a molécula que ocorre naturalmente. Algumas das técnicas mais comuns são:

• ligação cruzada de partes da molécula de hemoglobina com um derivado da hemoglobina que transporta oxigênio chamado diaspirina;
• polimerizar a hemoglobina unindo várias moléculas;
• conjugar a hemoglobina ligando-a a um polímero.

Cientistas também pesquisaram HBOCs que envolvem a hemoglobina em uma membrana sintética feita de lipídios, colesterol ou ácidos graxos. Um HBOC, chamado MP4, é feito de hemoglobina revestida em polietileno glicol.

Os HBOCs funcionam semelhantemente aos RBCs comuns. As moléculas de HBOC flutuam no plasma sangüíneo. As moléculas são muito menores que os RBCs, assim, elas podem se encaixar em espaços nos quais os glóbulos vermelhos não podem, como em tecido extremamente inchado ou vasos sangüíneos anormais ao redor de tumores cancerígenos. A maioria dos HBOCs permanece no sangue de uma pessoa por aproximadamente um dia - bem menos que os 100 dias ou mais que os glóbulos vermelhos comuns circulam.

Porém, os HBOCs também têm alguns poucos efeitos colaterais. As moléculas de hemoglobina modificadas podem se encaixar em espaços muito pequenos entre as células e se unir ao óxido nítrico, que é importante para manter a pressão do sangue. Isso pode elevar da pressão sangüínea do paciente a níveis perigosos. Os HBOCs também podem causar desconforto abdominal e cãibras, devido principalmente à liberação de radicais livres. Alguns HBOCs podem causar uma vermelhidão temporária dos olhos ou da pele.

Ambos, HBOCs e PFCs, são consideravelmente menores que os glóbulos vermelhos.

PFCs
Diferentemente dos HBOCs, os PFCs geralmente são brancos e inteiramente sintéticos. Eles são muito parecidos com os hidrocarbonos, químicas feitas inteiramente de hidrogênio e carbono, mas eles contêm flúor em vez de carbono.

Os PFCs são quimicamente inertes, mas são extremamente bons no transporte de gases dissolvidos. Eles podem transportar entre 20% e 30% mais gás do que a água ou plasma sangüíneo, e se mais gás estiver presente, eles podem transportar mais também. Por essa razão, os médicos primeiramente usam os PFCs juntamente com o oxigênio suplementar. Porém, o oxigênio extra pode causar a liberação de radicais livres. Pesquisadores estão estudando se os PFCs podem funcionar sem o oxigênio adicional.

Os PFCs são oleosos e escorregadios, assim, eles precisam ser emulsificados, ou suspensos em um líquido, para serem usados no sangue. Geralmente, os PFCs são misturados com outras substâncias freqüentemente usadas em drogas intravenosas, como a lecitina ou albumina. Esses emulsificadores acabam por se desintegrar à medida que circulam a partir do sangue. O fígado e os rins removem-nos do sangue, e os pulmões exalam os PFCs da maneira como fazem com o dióxido de carbono. Às vezes, as pessoas experimentam sintomas parecidos como os da gripe quando seus corpos digere e exala os PFCs.

Foto cedida por John B. Carnett /Popular Science Sangue artificial baseado em PFC feito de Oxygent

Os PFCs, como os HBOCs, são extremamente pequenos e podem se encaixar em espaços que são inacessíveis aos RBCs. Por essa razão, alguns hospitais estudaram se os PFCs podem tratar de traumatismo crânio-encefálico (TBI) por meio do fornecimento de oxigênio através do tecido cerebral inchado.

As empresas farmacêuticas estão testando os PFCs e HBOCs para uso em situações médicas específicas, mas eles têm usos potenciais similares, incluindo:

• restaurar o fornecimento de oxigênio após a perda de sangue devido ao trauma, especialmente em situações de emergência e em campos de batalha;
• evitar a necessidade de transfusões de sangue durante cirurgias;
• manter o fluxo de oxigênio para tecido cancerígeno, o que pode tornar a quimioterapia mais eficaz;
• tratar de anemia, que causa uma redução nos glóbulos vermelhos;
• permitir o fornecimento de oxigênio para tecidos inchados ou áreas do corpo afetadas por anemia falciforme.

A seguir, daremos uma olhada em alguns dos problemas que cercam o uso do sangue artificial, assim como seu futuro na medicina.