Dois compostos produtores de oxigênio - incluindo um que aumenta o desempenho em alguns detergentes para a roupa - podem um dia desempenhar um papel fundamental em ajudar os cientistas a construir com sucesso um pâncreas bioartificial em laboratório para curar o diabetes tipo 1.
Reportando Ciência de Biomateriais , pesquisadores do Wake Forest Institute for Regenerative Medicine descobriram que o oxigênio extra fornecido por esses compostos melhorou a função e a viabilidade das células produtoras de insulina durante estágios importantes do processo de construção do pâncreas. As células são conhecidas por serem consumidoras gananciosas de oxigênio.
"Esses estudos fornecem uma prova de conceito para o uso de materiais geradores de oxigênio para resolver um dos maiores obstáculos para a engenharia de um pâncreas bioartificial - garantir que as células tenham oxigênio suficiente para funcionar até que a estrutura se integre ao corpo, "disse Emmanuel C. Opara, Ph.D., professor de medicina regenerativa e cientista-chefe do projeto.
Os pesquisadores vêm trabalhando há anos para desenvolver um pâncreas bioartificial em laboratório para ajudar milhões de pessoas com diabetes tipo 1. Cerca de três milhões de americanos têm a doença, um distúrbio autoimune que destrói as células beta produtoras de insulina no pâncreas. Embora as injeções de insulina possam ajudar a controlar o açúcar no sangue, a terapia não pode prevenir complicações da doença, incluindo danos aos rins, dor nos nervos e danos aos vasos sanguíneos dos olhos que podem levar à cegueira.
Embora o transplante de um pâncreas inteiro ou de suas células produtoras de insulina possa potencialmente curar o diabetes tipo 1, essas opções raramente são oferecidas devido à falta de doadores de pâncreas adequados e aos efeitos tóxicos dos medicamentos anti-rejeição necessários após um transplante.
Como um substituto para essas opções, os cientistas estão trabalhando para construir um pâncreas bioartificial encapsulando células produtoras de insulina em minúsculas esferas biocompatíveis. Os grânulos são revestidos com uma substância que permite a passagem da insulina, mas impede que o corpo reconheça as células como "estranhas" e as rejeite. Com esta abordagem, não haveria necessidade de drogas anti-rejeição.
Um grande desafio com essa estratégia é como suprir as necessidades de oxigênio das células até que o pâncreas bioartificial forme seus próprios vasos sanguíneos. As células produtoras de insulina têm altas necessidades de oxigênio - elas usam de 10 a 12% do fluxo sanguíneo para o pâncreas, enquanto respondem por apenas 1 a 2% de seu peso.
"Um suprimento contínuo de oxigênio é necessário desde o momento em que as células são isoladas pela primeira vez de um pâncreas doador até que o órgão bioartificial seja implantado e desenvolva seus próprios vasos sanguíneos, normalmente cinco a 10 dias após o transplante, "disse Opara.
O estudo atual enfocou o percarbonato de sódio (SPO), usado em detergentes para a roupa e produtos de limpeza doméstica, e peróxido de cálcio (CPO), usado como um anti-séptico e de muitas outras maneiras. O objetivo era determinar se os compostos poderiam fornecer oxigênio às células produtoras de insulina - começando com o isolamento celular e continuando sete dias após a microencapsulação.
Usando células produtoras de insulina isoladas de ratos e porcos, os pesquisadores conduziram três estudos:adicionar SPO durante o isolamento celular; avaliar o uso de partículas de SPO durante o processo de crescimento celular; e avaliar se a adição de partículas de CPO durante o encapsulamento melhoraria a qualidade das células durante uma semana em um ambiente de baixo oxigênio semelhante ao que as células encontrariam no corpo humano.
Em todos os estudos, os pesquisadores conseguiram aumentar o número de células vivas em aproximadamente 50 por cento e sua capacidade de produzir insulina em oito vezes com a adição de oxigênio. Eles aprenderam que algumas variáveis, incluindo temperatura, pode ser usado para controlar os níveis de oxigênio. Próximo, eles trabalharão para controlar com mais precisão os níveis de oxigênio, para estender o período de tempo em que o oxigênio é liberado e para garantir que os tecidos não sejam danificados por muito oxigênio.
"Demonstramos que os materiais geradores de oxigênio são uma estratégia potencialmente viável para suplementar o oxigênio às células usadas para transplante em pacientes com diabetes, "disse Opara.
