A ventilação mecânica de pacientes em Unidades de Terapia Intensiva (UTIs) pode salvar vidas, mas também tem o custo de induzir forças significativas em pulmões debilitados, o que pode causar lesões pulmonares.

Danos em nível celular podem comprometer a barreira entre os alvéolos e os capilares que transportam sangue, o que pode afetar significativamente a eficácia das trocas gasosas.

Esse cenário explica a importância de acessar as mudanças em tempo real nas células que afetam a integridade dessa barreira.

Recentemente, pesquisadores da Universidade Estadual de Ohio, do Centro Médico Wexner da Universidade Estadual de Ohio e do Hospital ‘Shriners Children’s Ohio’ desenvolveram um novo modelo microfluídico de ‘ventilador-em-um-chip’ para acessar danos em nível celular nos pulmões, resultantes de ventilação mecânica.

Para isso, os pesquisadores usaram uma abordagem inovadora: o crescimento de células pulmonares humanas em uma membrana de nanofibra sintética que imita a complexa matriz pulmonar.

Segundo os cientistas, esta solução está mais próxima do microambiente pulmonar ventilado real do que qualquer microssistema semelhante desenvolvido até o momento.

O novo modelo in vitro do microambiente pulmonar (chamado ventilador-em-um chip) simula os diferentes tipos de forças geradas no pulmão durante a ventilação mecânica.

Usando medições de impedância elétrica transepitelial/endotelial, os pesquisadores investigaram como a aplicação individual e simultânea de forças mecânicas altera, em tempo real, a integridade da barreira entre os alvéolos e os vasos capilares que transportam sangue, durante e após a lesão.

O dispositivo mede os efeitos de três tipos de tensão mecânica na integridade da barreira alvéolos-capilares: estiramento das células pulmonares devido ao volume excessivo de ar inflado, aumento da pressão nas células pulmonares e colapso cíclico e reabertura dos alvéolos.

O estudo foi publicado recentemente na revista científica Lab on a Chip.

Os experimentos mostraram que o alto volume de ar inflado e o colapso cíclico e a reabertura dos alvéolos levaram a vazamentos na barreira entre os alvéolos e os capilares, mas as células puderam se recuperar mais rapidamente do volume excessivo de ar inflado do que da abertura e fechamento repetitivos dos alvéolos.

No estudo com o novo microdispositivo, os pesquisadores descobriram que a tensão de cisalhamento do colapso e reabertura dos alvéolos pulmonares é o tipo de dano mais prejudicial causado pela ventilação mecânica.

A equipe espera que novos estudos possam ser realizados com o novo microdispositivo para ajudar na busca por terapias para tratar lesões pulmonares induzidas pela ventilação mecânica.

“Estamos nos estágios iniciais do desenvolvimento de alguns [novos] modelos [de doenças como pneumonia ou lesões traumáticas sofridas por pacientes de UTI], mergulhando um pouco mais fundo na complexidade da lesão pulmonar em pacientes de UTI. Este modelo [atual] é uma plataforma sobre a qual podemos construir [os novos modelos]”, concluiu o Dr. Joshua Englert, professor de Pneumologia, de Cuidados Intensivos e do Sono no Centro Médico Wexner da Universidade Estadual de Ohio.

Acesse o artigo científico completo (em inglês).

Acesse a revista científica Lab on a Chip (em inglês).

Acesse a notícia completa na página da Universidade Estadual de Ohio (em inglês).