Implante electrónico macio CaroFlex da Penn State para hipertensão resistente a medicamentos

A hipertensão costuma vir acompanhada de uma rotina bem conhecida: comprimido atrás de comprimido, menos sal no prato e esforço para manter alguma actividade física.

Mesmo assim, em alguns doentes, os valores no tensiómetro continuam a subir. Esta situação, chamada hipertensão resistente a medicamentos, afecta milhões de pessoas em todo o mundo e aumenta o risco de enfarte, AVC e doença renal.

Perante este problema, engenheiros da Penn State estão a testar uma abordagem muito diferente. Em vez de criarem mais um fármaco, desenvolveram um implante electrónico macio que procura tirar partido do próprio sistema do organismo responsável por controlar a pressão.

O dispositivo, baptizado CaroFlex, fica encostado a uma artéria no pescoço e emite sinais eléctricos suaves que poderão ajudar a reduzir a pressão arterial.

Como funciona o CaroFlex

No pescoço existe uma pequena zona chamada seio carotídeo. Aí encontram-se sensores minúsculos, conhecidos como barorreceptores.

Estes sensores acompanham continuamente o quanto as paredes da artéria se esticam à medida que o sangue passa.

Quando a pressão arterial sobe demasiado, os barorreceptores enviam sinais ao cérebro. Em resposta, o corpo abranda o ritmo cardíaco e relaxa os vasos sanguíneos, baixando a pressão de forma natural.

Na prática, este mecanismo funciona como um sistema interno de equilíbrio. Num organismo saudável, opera a cada segundo sem qualquer intervenção consciente.

Contudo, em pessoas com hipertensão prolongada, estes sensores tendem a tornar-se menos reactivos.

Há anos que os investigadores sabem que a estimulação eléctrica destes receptores pode reactivar o processo e incentivar o corpo a diminuir a sua própria pressão arterial.

Problemas com os implantes actuais

A utilização de dispositivos bioelectrónicos implantáveis para tratar a hipertensão já foi explorada, mas existe um grande entrave.

A maioria dos implantes é feita de materiais rígidos, como metal e plástico. Esses dispositivos duros são cosidos a artérias moles, que se esticam e contraem a cada batimento.

Com o tempo, essa falta de compatibilidade pode provocar danos.

As suturas sobrecarregam as paredes arteriais

"Estes dispositivos são normalmente mantidos no lugar com pontos", disse Tao Zhou, professor assistente (início de carreira) de Engenharia e Ciência dos Materiais e Mecânica na Penn State, na posição Wormley Family Early Career.

"Estes pontos podem causar danos nos dispositivos e, mais importante, nos tecidos com que se integram ao longo do tempo, à medida que as artérias esticam e encolhem para ajudar a mover o sangue pelo corpo."

As artérias nunca estão imóveis: movem-se continuamente com a circulação. Implantes rígidos têm dificuldade em acompanhar essa dinâmica durante meses e anos.

O CaroFlex é mais macio

Zhou e a sua equipa optaram por repensar o dispositivo desde a base. Em vez de miniaturizarem materiais tradicionais, conceberam o implante com hidrogéis - substâncias moles, de aspecto gelatinoso, que se aproximam muito do tecido vivo.

O resultado foi o CaroFlex, um implante flexível produzido por impressão 3D.

Cada camada do dispositivo tem uma função própria. Algumas camadas de hidrogel conduzem electricidade e funcionam como eléctrodos.

Outras actuam como adesivos, permitindo a fixação directa ao tecido sem recorrer a pontos. No conjunto, a estrutura dobra e estica em simultâneo com a artéria.

Sinais eléctricos podem baixar a pressão

"Para muitos doentes, mesmo tomar uma combinação de três a cinco medicamentos não alivia a sua pressão arterial elevada", afirmou Zhou.

"Nestes casos, dispositivos bioelectrónicos que usam sinais eléctricos para modular os sistemas naturais de resposta do corpo oferecem uma forma alternativa de tratamento promissora."

A estrutura macia poderá resolver uma das principais limitações que travaram implantes mais antigos.

Testes de resistência ao CaroFlex

Antes de avaliarem o dispositivo em animais vivos, os investigadores precisavam de perceber até que ponto ele era resistente.

A equipa esticou o CaroFlex para mais do dobro do seu tamanho inicial, e o implante manteve-se intacto, sem se partir.

Também testaram a camada adesiva após seis meses de armazenamento e verificaram que continuava a colar de forma robusta a amostras de tecido.

Depois, compararam os eléctrodos de hidrogel com eléctrodos de platina, frequentemente utilizados em implantes médicos.

O gel macio melhora o contacto

De forma surpreendente, o hidrogel, por ser mais macio, manteve uma ligação eléctrica mais estável ao tecido do que a platina.

Como o material se molda de perto à superfície da artéria, cria um contacto mais forte durante a estimulação eléctrica.

Este resultado sublinhou um ponto relevante: no corpo humano, a flexibilidade pode, por vezes, superar a rigidez.

O CaroFlex resulta em ratos

O teste mais determinante aconteceu nas experiências com animais.

Os investigadores implantaram o CaroFlex nos seios carotídeos de ratos e aplicaram diferentes frequências eléctricas.

Durante um período de observação de 10 minutos, quatro das cinco frequências testadas reduziram a pressão arterial em mais de 15% em média.

Esta descida é relevante numa condição que, muitas vezes, não responde à medicação.

O tecido mostra pouca irritação

Tão importante quanto a eficácia, foi o facto de os ratos apresentarem poucos sinais de rejeição do implante.

Duas semanas após a cirurgia, os investigadores examinaram o tecido circundante e não encontraram inflamação visível, lesões ou uma reacção imunitária intensa.

A artéria e o dispositivo pareciam funcionar em conjunto, sem conflito significativo.

Ensaios em humanos ainda estão por fazer

Estas conclusões continuam a ser investigação numa fase inicial. Os ratos são muito diferentes dos humanos e testes de curto prazo não permitem antecipar como o implante se comportaria após muitos anos no corpo.

Ainda é necessário melhorar a tecnologia, adaptá-la à anatomia humana e completar ensaios clínicos antes de os médicos a poderem disponibilizar aos doentes.

Ainda assim, o conceito por trás do CaroFlex tem despertado interesse por responder a um desafio crescente na medicina.

Implantes macios combinam melhor com o tecido

Há um reconhecimento cada vez maior de que os implantes tendem a funcionar melhor quando, fisicamente, se assemelham ao tecido que os rodeia.

"O nosso laboratório está a liderar activamente vários desenvolvimentos em bioelectrónica impressa em 3D para utilização em todo o corpo, o que é entusiasmante", disse Zhou.

"Esta abordagem de fabrico permite-nos conceber, fabricar e adaptar bioelectrónica para potenciais ensaios clínicos e distribuição comercial de forma muito mais eficiente do que os métodos de produção tradicionais."

A ascensão da electrónica macia

Durante muito tempo, a tecnologia médica apostou em metais mais resistentes, chips mais pequenos e electrónica mais rápida. O CaroFlex aponta para outra direcção.

É possível que implantes futuros tenham sucesso não por serem mais duros ou complexos, mas por acompanharem o corpo de forma natural.

A electrónica macia poderá reduzir irritações, melhorar o desempenho a longo prazo e tornar tratamentos implantáveis mais seguros para os doentes.

Futuro do CaroFlex

Para quem vive com hipertensão difícil de controlar, esta possibilidade tem um peso enorme. Muitos já tomam vários medicamentos todos os dias e, mesmo assim, não atingem níveis saudáveis de pressão arterial.

Um implante flexível que ajude o organismo a regular-se, como o CaroFlex, pode abrir um caminho totalmente novo. A ideia de controlar a pressão arterial com um implante de gel macio pode soar invulgar hoje.

No entanto, se estudos futuros confirmarem estes primeiros resultados, pequenos impulsos eléctricos no pescoço poderão, um dia, substituir pilhas inteiras de comprimidos para alguns doentes.