A cirurgia tradicional para remodelar um nariz ou orelha envolve corte e sutura, às vezes seguido por longos tempos de recuperação e cicatrizes. Mas agora, pesquisadores desenvolveram um processo de "cirurgia molecular" que usa agulhas minúsculas, corrente elétrica e moldes impressos em 3D para remodelar rapidamente o tecido vivo sem incisões, cicatriz ou tempo de recuperação. A técnica ainda se mostra promissora como forma de consertar articulações imóveis ou como alternativa não invasiva à cirurgia ocular a laser.

Os pesquisadores apresentarão seus resultados hoje no Encontro e Exposição Nacional da American Chemical Society (ACS) na primavera de 2019.

"Imaginamos esta nova técnica como um procedimento de consultório de baixo custo feito sob anestesia local, "diz Michael Hill, Ph.D., um dos principais investigadores do projeto, quem vai discutir o trabalho na reunião. "Todo o processo levaria cerca de cinco minutos."

Colina, que está no Occidental College, se envolveu neste projeto quando Brian Wong, M.D., Ph.D., que está na Universidade da Califórnia, Irvine, pediu ajuda no desenvolvimento de uma técnica não invasiva para remodelar a cartilagem. Esse método seria útil para procedimentos de cirurgia estética, como tornar o nariz mais atraente. Mas o método também pode ajudar a resolver problemas, como um desvio de septo, ou condições para as quais não existem bons tratamentos, como contraturas articulares causadas por acidente vascular cerebral ou paralisia cerebral. Tendo ele mesmo sofrido uma dolorosa cirurgia de desvio de septo, Hill entende o que os pacientes passam, e estava animado para participar de um projeto para desenvolver uma estratégia melhor.

Wong já era especialista em uma técnica alternativa que usa um laser infravermelho para aquecer a cartilagem, tornando-o flexível o suficiente para remodelar. "O problema é, essa técnica é cara, e é difícil aquecer a cartilagem o suficiente para que seja maleável sem matar o tecido, "Diz Hill. Para encontrar uma abordagem mais prática, A equipe de Wong começou a fazer experiências com a passagem de corrente pela cartilagem para aquecê-la. O método realmente permitiu que eles remodelassem o tecido, mas, curiosamente, não aquecendo-o. Wong recorreu a Hill para determinar como o novo método estava funcionando e para refiná-lo para evitar danos aos tecidos.

A cartilagem é composta de minúsculas fibras rígidas de colágeno frouxamente entrelaçadas por biopolímeros. Sua estrutura se assemelha a espaguete que foi despejado aleatoriamente em um balcão, com os fios individuais amarrados com fio. "Se você pegou, os fios não desmoronariam, mas seria flexível, "Diz Hill. A cartilagem também contém proteínas carregadas negativamente e íons de sódio carregados positivamente. A cartilagem com uma densidade maior dessas partículas carregadas é mais rígida do que a cartilagem com uma densidade de carga menor.

O grupo de Hill descobriu que a passagem da corrente pela cartilagem eletrolisa a água no tecido, converter a água em íons de oxigênio e hidrogênio, ou prótons. A carga positiva dos prótons cancela a carga negativa nas proteínas, reduzindo a densidade de carga e tornando a cartilagem mais maleável. "Uma vez que o tecido está mole, " ele diz, "você pode moldá-lo na forma que quiser."

A equipe testou o método em um coelho cujas orelhas normalmente ficam em pé. Eles usaram um molde para segurar uma orelha dobrada no novo formato desejado. Se eles tivessem removido o molde sem aplicar corrente, a orelha do coelho teria voltado à sua posição vertical original, assim como faria um ouvido humano. Mas, inserindo eletrodos de microagulha na orelha na curva e pulsando a corrente através deles com o molde no lugar, eles amoleceram brevemente a cartilagem no local da dobra sem danos. Desligar a corrente permitiu que a cartilagem endurecesse em sua nova forma, após o qual o molde foi removido.

Para alcançar esse resultado com métodos tradicionais, um cirurgião teria que cortar a pele e a cartilagem e depois juntar os pedaços novamente. Isso pode levar à formação de tecido cicatricial na articulação. Esse tecido cicatricial às vezes deve ser removido em operações subsequentes, Hill diz. Ao evitar este dano mecânico à cartilagem, a técnica de cirurgia molecular não causa cicatrizes nem dor.

Os pesquisadores estão explorando opções de licenciamento para a técnica de cartilagem com empresas de dispositivos médicos. Eles também estão investigando aplicações em outros tipos de tecido de colágeno, como tendões e córneas. Em um olho, o formato da córnea afeta a visão, com muita curvatura causando miopia, por exemplo. Muitos obstáculos devem ser superados antes que este método possa ser usado para corrigir a visão de uma pessoa, mas os experimentos preliminares com animais tiveram resultados promissores. Os pesquisadores usaram uma impressora 3D para fazer lentes de contato. Depois de pintar os eletrodos nele, eles colocam as lentes de contato no olho. A aplicação de corrente permitiu que eles suavizassem temporariamente a córnea e mudassem sua curvatura.