Bombas cardíacas e interface entre o sangue e materiais sintéticos

XIX CONGRESSO BRASILEIRO DE FÍSICA MÉDICA
17 A 20 DE AGOSTO DE 2014
GOIÂNIA – GO
Bombas cardíacas e interface entre o sangue
e materiais sintéticos
Idágene A. Cestari1, Helena T.T. Oyama1, Lucas R. X. Cortella1, Ismar N. Cestari1
Divisão de Bioengenharia, Instituto do Coração, Hospital das Clínicas
Universidade de São Paulo, São Paulo, Brasil.
Resumo: O transplante cardíaco é considerado o tratamento mais efetivo para pacientes adultos e
pediátricos em estágios avançados de insuficiência cardíaca. As bombas cardíacas geralmente
denominadas de dispositivos de assistência ventricular (DAVs) permitem a manutenção dos
pacientes em condição hemodinâmica estável até a realização do transplante cardíaco, resultando
em maior eficiência na utilização de órgãos e diminuição da mortalidade na lista de espera. Nesse
trabalho serão abordados: o desenvolvimento de um DAV pulsátil para implante paracorpóreo a ser
utilizado como ponte para o transplante cardíaco em pacientes pediátricos e o desenvolvimento de
novos processos de tratamento e funcionalização das superfícies de contato com o sangue
diminuindo as complicações tromboembólicas e infecciosas.
Palavras-chave: assistência circulatória mecânica, transplante cardíaco, órgãos artificiais
Abstract: Heart transplantation is the most effective treatment for patients with advanced heart failure.
Mechanical support with Ventricular Assist Devices (VADs) are used to bridge heart failure patients to
the heart transplantation consequently improving the efficiency of organ use and reducing the waiting
list mortality. This work presents the development of a pulsatile VAD for paracorporeal implantation in
pediatric patients and the development of new blood-polymer contact surface treatment and
functionalization to reduce thrombo-embolic and infeccious complications.
Keywords: mechanical circulatory assistance, heart transplantation, artificial organs
Introdução: A assistência circulatória mecânica é geralmente realizada através da ligação de cânulas
no coração e grandes vasos, captando-se o sangue do coração em falência e desviando-o para uma
bomba, geralmente denominada de Dispositivo de Assistência Ventricular (DAV) que assume total ou
parcialmente o trabalho de bombeamento do sangue, feito pelo ventrículo. O sangue é então ejetado
pelo DAV e devolvido à circulação em um ponto situado após o ventrículo comprometido. Os DAVs
podem ser classificados de acordo com suas características construtivas como extracorpóreos,
paracorpóreos ou implantáveis. Quanto ao padrão de fluxo gerado podem ser classificados como
contínuo ou pulsátil, ou ainda, de acordo com o princípio de acionamento utilizado para gerar esse
fluxo, como elétrico ou pneumático. Apesar de utilizados em grande número nos países
desenvolvidos, a aplicação de DAVs no Brasil é ainda restrita principalmente pelo alto custo dos
dispositivos importados.
Material e métodos: A bomba de sangue paracorpórea apresentada nesse trabalho é formada por
duas câmaras rígidas separadas por um diafragma flexível. A câmara de sangue possui dois dutos
nos quais são posicionadas válvulas biológicas de pericárdio bovino que possibilitam o controle e
direção do fluxo de sangue. A segunda câmara, a qual compreende a câmara pneumática, é ligada
por um tubo flexível ao console que contém os circuitos de controle eletrônico e de acionamento. Dois
DAVs foram projetados a partir de um modelo previamente desenvolvido para pacientes adultos1 para
atender a demanda de pacientes pediátricos possuindo volumes máximos de ejeção de 15 e de 30
mL. Os DAVs são construídos em poliuretano vegetal e válvulas de pericárdio bovino são utilizadas
nas vias de entrada e saída. A ligação do DAV às estruturas cardíacas é feita através de cânulas
biocompatíveis. Para aumentar a compatibilidade do sangue com as superfícies de contato dos
materiais sintéticos dois métodos estão sendo explorados: a) modificação da topografia da superfície
por laser e b) modificação da síntese da poliuretana para introdução da heparina.
Resultados: O desempenho hidrodinâmico dos DAVs foi avaliado em um simulador hidráulico da
circulação arterial em condições que simulam situações de uso do DAV em pacientes e incluem a
variação da pressão de enchimento, pressão arterial, frequência de batimentos e volume de ejeção.
Foram realizados testes agudos e crônicos em modelos de experimentação animal. A influência do
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padrão topográfico criado foi avaliada por espectroscopia no infra-vermelho e utilizando-se células
tronco mesenquimais obtidas de tecido adiposo de ratos Wistar machos em cultura e sugerem a
aplicabilidade do método. A introdução da heparina na superfície foi confirmada através da avaliação
por FTIR [3].
Discussão e Conclusões: Os resultados dos testes sugerem a estabilidade do desempenho do
dispositivo e excelente compatibilidade in vivo. O impacto das modificações de superfície e da
introdução de heparina no polímero utilizado na superfície de contato polímero-sangue demanda a
criação de modelos experimentais para estudos in vivo.
Agradecimentos: Departamento de Ciência e Tecnologia (DECIT) do Ministério da Saúde, Conselho
Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) e Fundação de Amparo à
Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP).
Referências:
1. Galantier J, Moreira LF,et al.. Hemodynamic Perfromance and Inflammatory Response during the use of VAD-InCor as a
bridge to transplant. Arq Bras Cardiol 2008; 91(5):301-308.
2. Cestari I A, Riso, A et al Translating Technology into Clinical Practice: a Brazilian Pediatric Ventricular Assist Device
Development, Artificial Organs, 2014 (5):90
3.Harada N.S, Oyama, H.T.T. et al. QUANTIFYING ADSORPTION OF HEPARIN ON PVC SUBSTRATE USING ATR-FTIR.
Polymer International, inglaterra, 2005; 54 (1): 209-214.