Biomaterial revolucionário cura tecidos de dentro para fora

“Esse biomaterial permite tratar o tecido danificado de dentro para fora,” disse Karen Christman, professora de bioengenharia na Universidade da Califórnia, San Diego, e principal pesquisadora da equipe que desenvolveu o material. “É uma nova abordagem para a engenharia regenerativa.”

Os resultados foram publicados na Nature Biomedical Engineering em 2022, por uma equipe de bioengenheiros e médicos. Na ocasião, Christman afirmou que um estudo em humanos para testar a segurança e eficácia do biomaterial poderia começar dentro de um a dois anos.

Uma Nova Abordagem para Reparar Danos Cardíacos

Os infartos são um dos emergências médicas mais graves nos Estados Unidos, com cerca de 785.000 novos casos a cada ano. Quando o fluxo sanguíneo para o coração é obstruído, o tecido cardíaco pode ser danificado ou morrer. O corpo responde formando tecido cicatricial, que não se contrai como um músculo cardíaco saudável. Com o passar do tempo, isso pode enfraquecer o coração e contribuir para a insuficiência cardíaca congestiva.

Atualmente, não existe uma terapia estabelecida que repara diretamente o tecido cardíaco após um infarto. O atendimento existente se concentra em restaurar o fluxo sanguíneo, limitar novos danos e controlar o risco de futuros problemas cardíacos.

“A doença arterial coronariana, o infarto do miocárdio agudo e a insuficiência cardíaca congestiva continuam sendo os problemas de saúde pública mais preocupantes em nossa sociedade hoje,” afirmou o Dr. Ryan R. Reeves, médico na Divisão de Medicina Cardiovascular da UC San Diego. “Como cardiologista intervencionista, que trata pacientes com doença arterial coronariana e insuficiência cardíaca diariamente, eu adoraria ter outra terapia para melhorar os resultados dos pacientes e reduzir sintomas debilitantes.”

Da Hidrogel Cardíaca à Infusão na Corrente Sanguínea

O trabalho baseia-se em pesquisas anteriores da equipe de Christman envolvendo um hidrogel feito a partir do suporte natural do tecido muscular cardíaco, conhecido como matriz extracelular (MEC). Esse gel foi projetado para ser entregue diretamente no músculo cardíaco danificado por meio de um cateter. Uma vez localizado, ele forma uma estrutura de suporte que estimula o crescimento celular e a reparação do tecido.

Os resultados de um bem-sucedido ensaio clínico da fase 1 dessa abordagem anterior de hidrogel foram relatados no outono de 2019. O ensaio constatou que a injeção transendocárdica de VentriGel, um hidrogel de matriz extracelular cardíaca, era seguro e viável em pacientes pós-infarto com disfunção do ventrículo esquerdo, embora estudos maiores e randomizados sejam necessários para avaliar se melhora os resultados.

A sua técnica de injeção direta, entretanto, apresenta uma limitação significativa. Como exige uma injeção com agulha no músculo cardíaco, não pode ser utilizada imediatamente após um infarto. A entrega muito precoce pode causar lesões adicionais.

Esse desafio levou os pesquisadores a uma ideia diferente: um biomaterial que pudesse ser infundido em um vaso sanguíneo no coração durante procedimentos como angioplastia ou colocação de stent, ou entregue por via intravenosa.

“Nosso objetivo era projetar uma terapia com biomaterial que pudesse ser administrada a órgãos e tecidos de difícil acesso, e encontramos o método para aproveitar a corrente sanguínea – os vasos que já fornecem sangue a esses órgãos e tecidos,” disse Martin Spang, autor principal do artigo, que obteve seu doutorado no grupo de Christman no Departamento de Bioengenharia Shu Chien-Gene Lay.

Importância da Administração IV

A abordagem baseada na corrente sanguínea oferece uma grande vantagem prática ao biomaterial. Em vez de permanecer em alguns locais de injeção, ele pode se espalhar de forma mais uniforme pelo tecido danificado. Isso pode ser especialmente valioso após um infarto, quando áreas lesionadas podem ser difíceis de alcançar diretamente e o tempo é essencial.

O estudo publicado na Nature Biomedical Engineering descreveu o material como um biomaterial de matriz extracelular infundido intravascularmente, feito de miocárdio ventricular descelularizado, digerido enzimaticamente e fracionado. O material foi projetado para se localizarao tecido lesionado ao se ligar à microvasculatura leaky e foi amplamente degradado em cerca de três dias.

Como o Biomaterial É Produzido

Para criar a versão injetável, pesquisadores do laboratório de Christman começaram com o hidrogel que já haviam desenvolvido e testado para compatibilidade com injeções sanguíneas. O problema estava no tamanho das partículas. O hidrogel original continha partículas grandes demais para poderem direcionar efetivamente vasos sanguíneos danificados e permeáveis.

Spang resolveu isso processando o precursor líquido do hidrogel em uma centrífuga. Isso permitiu que a equipe separasse partículas maiores e mantivesse apenas partículas do tamanho nano. O material foi então dialisado, filtrado esterilmente e liofilizado. Quando água estéril é adicionada ao pó final, ele se torna um biomaterial que pode ser administrado intravenosamente ou infundido em uma artéria coronária no coração.

Como Ele Localiza o Tecido Lesionado

Quando os pesquisadores testaram o biomaterial em um modelo de infarto em roedores, esperavam que ele se movessem através de vasos sanguíneos leaky e para dentro do tecido danificado. Após um infarto, buracos podem se formar entre as células endoteliais, que revestem o interior dos vasos sanguíneos.

No entanto, a equipe observou algo mais surpreendente. O biomaterial se ligou àquelas células endoteliais, ajudou a fechar os buracos e pareceu acelerar a cicatrização dos vasos sanguíneos. Esse processo reduziu a inflamação, um dos principais fatores que agravam o dano tecidual após uma lesão.

Os pesquisadores então testaram o tratamento em um modelo porquinho-da-índia com infarto e observaram resultados semelhantes. Em ratos e porcos com infarto do miocárdio induzido seguidos pela infusão intracoronária, o biomaterial foi associado a uma redução nos volumes do ventrículo esquerdo, melhora nos escores de movimentação da parede e alterações na expressão gênica associadas ao reparo do tecido e inflamação.

Potencial Além do Coração

Embora a maior parte do trabalho tenha se centrado nos danos causados pelo infarto, os pesquisadores também testaram se o mesmo biomaterial poderia direcionar outros tecidos inflamados. Em modelos com ratos, encontraram prova de conceito de que a abordagem poderia ser útil em lesões traumáticas no cérebro e hipertensão arterial pulmonar.

Esse potencial mais amplo é uma das partes mais intrigantes do trabalho. Muitos órgãos e tecidos são difíceis de acessar diretamente, mas todos eles são supridos por vasos sanguíneos. Se um biomaterial consegue utilizar esses vasos como uma rota de entrega, a medicina regenerativa pode alcançar lesões que de outra forma seriam difíceis de tratar.

“Embora a maior parte do trabalho neste estudo tenha envolvido o coração, as possibilidades de tratar outros órgãos e tecidos de difícil acesso podem abrir novas perspectivas no campo de biomateriais/engenharia de tecidos para o tratamento de novas doenças,” disse Spang.

O Que Aconteceu Desde o Estudo de 2022

Desde o estudo original, trabalhos relacionados continuaram a explorar como biomateriais baseados em matriz extracelular influenciam a reparação após infarto do miocárdio. Um estudo de 2025 da Nature Communications com pesquisadores incluindo Christman utilizou transcriptômica espacial e sequenciamento de RNA de núcleo único para examinar como biomateriais de matriz extracelular injetáveis afetam o tecido cardíaco após um infarto. O estudo descobriu sinais pró-reparo envolvendo modulação imunológica, desenvolvimento de vasos sanguíneos e linfáticos, ativação de fibroblastos, salvamento miocárdico, proliferação de células musculares lisas e neurogênese em modelos com ratos.

Esse trabalho posterior não substituiu a necessidade de testes clínicos do biomaterial intravascular, mas acrescentou mais detalhes sobre como essa classe de terapias de matriz extracelular cardíaca pode influenciar a cicatrização em nível celular e regional nos corações lesados.

A Ventrix Bio, Inc., a startup cofundada por Christman, também continuou a desenvolver tecnologia relacionada a matriz extracelular cardíaca. Uma listagem no ClinicalTrials.gov para VentriGel descreve um estudo clínico da fase 1 aberto em crianças com síndrome do coração esquerdo hipoplásico, patrocinado pela Universidade Emory, para avaliar a segurança e viabilidade da injeção intramiocárdica do material de matriz extracelular da Ventrix Bio. A listagem ainda não estava recrutando quando foi acessada.

Próximos Passos para Testes em Humanos

Christman e a Ventrix Bio planejam buscar autorização da FDA para estudar o novo biomaterial intravascular para condições cardíacas em humanos. Se liberado para testes clínicos, a terapia precisará demonstrar que é segura, prática para entrega e eficaz o suficiente para melhorar os resultados dos pacientes.

Por enquanto, o tratamento permanece experimental. Mas sua atratividade é clara: em vez de exigir injeções diretas no músculo cardíaco, ele poderia potencialmente ser administrado através de procedimentos já existentes baseados em vasos sanguíneos ou por via intravenosa, alcançando o tecido lesionado de dentro para fora.

“Um dos principais motivos pelos quais tratamos a doença arterial coronariana e o infarto do miocárdio é para prevenir a disfunção do ventrículo esquerdo e a progressão para insuficiência cardíaca congestiva,” disse o Dr. Reeves. “Essa terapia de fácil administração tem o potencial de desempenhar um papel significativo em nossa abordagem de tratamento.”