Durante um procedimento de ponte de safena, cirurgiões redirecionam o fluxo sanguíneo usando um enxerto de bypass autólogo, na maioria das vezes derivado das próprias veias do paciente. Contudo, em certas situações em que o paciente não tem uma veia adequada, os cirurgiões devem contar com enxertos vasculares sintéticos que, enquanto salva vidas, são mais propensos à formação de coágulos que eventualmente obstruem o enxerto.

Para melhorar a taxa de sucesso dos enxertos sintéticos, uma equipe de pesquisa liderada pela Universidade de Pittsburgh está investigando se as "rugas ativas" na superfície interna das artérias podem ajudar a melhorar o design do enxerto sintético e criar uma alternativa melhor aos enxertos autólogos para cirurgia de ponte de safena.

A pesquisa está sendo conduzida por Sachin Velankar, professor associado de engenharia química na Swanson School of Engineering; Edith Tzeng, professor de cirurgia na Faculdade de Medicina; e Luka Pocivavsek, ex-residente do Departamento de Cirurgia. Junto com Pocivavsek, que agora é bolsista de cirurgia vascular na Universidade de Chicago, Velankar e Tzeng se inspiraram nas artérias para encontrar uma maneira de melhorar o fluxo sanguíneo em enxertos sintéticos.

"A superfície interna das artérias naturais, conhecida como superfície luminal, é fortemente enrugado, "disse Velankar." Queríamos explorar os efeitos desse enrugamento para ver se a transição de um estado liso para enrugado impedirá a formação de coágulos. Chamamos isso de topografia dinâmica. "

Pocivavsek, Velankar, e Tzeng trabalhou com uma equipe de alunos de graduação da Swanson School of Engineering para criar um modelo para testar a ideia de que tais mudanças "topográficas" de superfície podem desempenhar um papel antitrombótico. Eles também pediram a ajuda de William Wagner, Diretor do Instituto McGowan de Medicina Regenerativa de Pitt, cujo laboratório tem experiência em como medir incrustações - o acúmulo de material indesejado nas superfícies. A equipe descobriu que superfícies que transitam repetidamente entre um estado liso e enrugado resistem à incrustação de plaquetas, um achado que pode levar a enxertos de ponte de safena resistentes à trombose.

Equipado com uma estratégia para melhorar a eficácia dos enxertos sintéticos, Velankar e Tzeng estão ansiosos para aplicar esta pesquisa em aplicações clínicas e receberam US $ 454, Prêmio 539 R56 do National Institutes of Health para financiar o trabalho de tradução clínica.

"Nossas artérias se expandem e contraem naturalmente, parcialmente impulsionado por flutuações normais na pressão arterial durante o ciclo cardíaco, "disse Tzeng." Nossa hipótese é que isso impulsiona a transição entre as superfícies luminais lisas e enrugadas nas artérias, e essa topografia dinâmica pode ser um importante mecanismo antitrombótico nas artérias. Nosso objetivo é usar este novo conceito de uma abordagem puramente mecânica para prevenir a incrustação do enxerto vascular usando o batimento cardíaco como mecanismo de condução. "

Eles também estão interessados ​​em examinar a biomecânica do enrugamento luminal nas artérias reais e recentemente receberam um estudo de três anos, $ 341, 599 doação da National Science Foundation para continuar seu estudo in vivo e com espécimes animais. Por meio de uma combinação de simulação e experimentação, eles esperam obter uma melhor compreensão do papel funcional do enrugamento luminal.

"Sabemos que as artérias aparecem enrugadas em um microscópio", disse Velankar. "Mas quais são a biomecânica subjacente? E o que acontece quando a artéria não está sob um microscópio, mas ainda carregando sangue no animal vivo? "

Pocivavsek, Velankar, e Tzeng recentemente detalhou seus resultados de pesquisa em um Biomateriais artigo intitulado "Rugas ativas para impulsionar a autolimpeza:Uma estratégia para superfícies antitrombóticas para enxertos vasculares" (DOI:10.1016 / j.biomaterials.2018.11.005). É a primeira aplicação prática do conceito que eles descreveram no início deste ano no Física da Natureza artigo intitulado "Renovação de superfície controlada por topografia" (DOI:10.1038 / s41567-018-0193-x).

"Esperamos que nossa nova estratégia para reduzir a incrustação leve ao desenvolvimento de dispositivos médicos que irão melhorar o tratamento de artérias feridas ou doentes, "disse Velankar.

Confiante de que sua pesquisa pode fornecer um resultado positivo, o grupo criou a Aruga Technologies, uma empresa spin-off do Instituto de Inovação de Pitt. A empresa tem como objetivo desenvolver enxertos vasculares sintéticos que possam ser usados ​​em procedimentos cirúrgicos, como um bypass da artéria coronária.