Glóbulos vermelhos, também chamados de eritrócitos, têm a forma de discos bicôncavos. Aprenda sobre sangue artificial e muito mais com fotos da medicina moderna. Foto cedida por Garrigan.Net p Médicos e cientistas criaram muitos dispositivos que podem assumir o controle de partes do corpo que se quebram ou se desgastam. Um coração, por exemplo, é basicamente uma bomba; um coração artificial é uma bomba mecânica que move o sangue. De forma similar, as substituições totais do joelho substituem os ossos e a cartilagem por metal e plástico. Membros protéticos tornaram-se cada vez mais complexos, mas eles ainda são dispositivos essencialmente mecânicos que podem fazer o trabalho de braços ou pernas. Todos estes são bastante fáceis de compreender - trocar um órgão por um substituto feito pelo homem geralmente faz sentido.
p Artificial sangue , por outro lado, pode ser incompreensível. Um dos motivos é que a maioria das pessoas pensa no sangue como mais do que apenas tecido conjuntivo que transporta oxigênio e nutrientes. Em vez de, o sangue representa a vida. Muitas culturas e religiões colocam um significado especial nisso, e sua importância afetou até a língua inglesa. Você pode se referir a seus traços culturais ou ancestrais como estando em seu sangue. Os membros de sua família são parentes de sangue. Se você está indignado, seu sangue ferve. Se você está apavorado, esfria.
p O sangue carrega todas essas conotações por um bom motivo - é absolutamente essencial para a sobrevivência das formas de vida dos vertebrados, incluindo pessoas. Ele carrega oxigênio dos pulmões para todas as células do corpo. Ele também pega o dióxido de carbono de que você não precisa e o devolve aos pulmões para que você possa expirá-lo. O sangue fornece nutrientes do sistema digestivo e hormônios do sistema endócrino às partes do corpo que precisam deles. Ele passa pelos rins e fígado, que removem ou decompõem resíduos e toxinas. As células imunológicas no sangue ajudam a prevenir e combater doenças e infecções. O sangue também pode formar coágulos, prevenir a perda fatal de sangue por pequenos cortes e arranhões. p Próximo, aprender sobre os diferentes componentes do sangue e por que o sangue artificial pode ser necessário.
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Imagem de um microscópio eletrônico de varredura de sangue humano circulante normal. Os fotógrafos Bruce Wetzel / Harry Schaefer, cortesia do National Cancer Institute p Pode parecer improvável, ou mesmo impossível, que uma substância artificial poderia substituir algo que faz todo esse trabalho e é tão central para a vida humana. Para entender o processo, ajuda saber um pouco sobre como funciona o sangue real. O sangue tem dois componentes principais - plasma e elementos formados . Quase tudo que o sangue carrega, incluindo nutrientes, hormônios e resíduos, é dissolvido no plasma, que é principalmente água. Elementos formados , que são células e partes de células, também flutuam no plasma. Os elementos formados incluem glóbulos brancos (WBCs) , que fazem parte do sistema imunológico, e plaquetas , que ajudam a formar coágulos. Glóbulos vermelhos (RBCs) são responsáveis por uma das tarefas mais importantes do sangue - transportar oxigênio e dióxido de carbono.
p RBCs são numerosos; eles constituem mais de 90 por cento dos elementos formados no sangue. Praticamente tudo sobre eles os ajuda a transportar oxigênio com mais eficiência. Um RBC tem a forma de um disco côncavo em ambos os lados, portanto, tem muita área de superfície para absorção e liberação de oxigênio. Sua membrana é muito flexível e não possui núcleo, para que ele possa passar por minúsculos capilares sem se romper.
p A falta de núcleo de um glóbulo vermelho também lhe dá mais espaço para hemoglobina (Hb) , uma molécula complexa que transporta oxigênio. É feito de um componente de proteína chamado globina e quatro pigmentos chamados hemes . Os hemes usam ferro para se ligar ao oxigênio. Dentro de cada RBC existem cerca de 280 milhões de moléculas de hemoglobina. p Se você perder muito sangue, você perde muito do seu sistema de fornecimento de oxigênio. As células imunológicas, nutrientes e proteínas que o sangue carrega são importantes, também, mas os médicos geralmente estão mais preocupados se suas células estão recebendo oxigênio suficiente. p Em uma situação de emergência, os médicos costumam dar aos pacientes expansores de volume , como solução salina, para compensar o volume de sangue perdido. Isso ajuda a restaurar a pressão arterial normal e permite que os glóbulos vermelhos restantes continuem a transportar oxigênio. As vezes, isso é suficiente para manter o corpo funcionando até que ele possa produzir novas células sanguíneas e outros elementos sanguíneos. Se não, médicos podem dar patentes Transfusões de sangue para repor parte do sangue perdido. As transfusões de sangue também são bastante comuns durante alguns procedimentos cirúrgicos. p Este processo funciona muito bem, mas existem vários desafios que podem dificultar ou impossibilitar a obtenção do sangue de que os pacientes precisam:
Graças a Scott Bernstein por sua ajuda com este artigo.
Ambos os HBOCs e PFCs são consideravelmente menores do que os glóbulos vermelhos. p Até recentemente, a maioria das tentativas de criar sangue artificial falhou. No século 19, médicos, sem sucesso, deram sangue animal aos pacientes, leite, óleos e outros líquidos por via intravenosa. Mesmo após a descoberta dos tipos de sangue humano em 1901, os médicos continuaram procurando substitutos do sangue. As guerras mundiais I e II e as descobertas da hepatite e do vírus da imunodeficiência humana (HIV) também despertaram o interesse em seu desenvolvimento.
p As empresas farmacêuticas desenvolveram algumas variedades de sangue artificial nas décadas de 1980 e 1990, mas muitos abandonaram suas pesquisas após ataques cardíacos, acidentes vasculares cerebrais e mortes em testes em humanos. Algumas fórmulas iniciais também causaram o colapso dos capilares e a pressão arterial disparada. Contudo, pesquisas adicionais levaram a vários substitutos sanguíneos específicos em duas classes - portadores de oxigênio à base de hemoglobina (HBOCs) e perflorocarbonos (PFCs) . Alguns desses substitutos estão chegando ao fim de sua fase de testes e podem estar disponíveis para hospitais em breve. Outros já estão em uso. Por exemplo, um HBOC chamado Hemopure é usado atualmente em hospitais na África do Sul, onde a propagação do HIV ameaçou o suprimento de sangue. Um transportador de oxigênio baseado em PFC chamado Oxygent está nos estágios finais de testes em humanos na Europa e na América do Norte.
p Os dois tipos têm estruturas químicas dramaticamente diferentes, mas ambos trabalham principalmente por meio de difusão passiva . A difusão passiva aproveita a tendência dos gases de se deslocarem de áreas de maior concentração para áreas de menor concentração até atingir um estado de equilíbrio . No corpo humano, o oxigênio se move dos pulmões (alta concentração) para o sangue (baixa concentração). Então, uma vez que o sangue atinge os capilares, o oxigênio se move do sangue (alta concentração) para os tecidos (baixa concentração). p Consulte a próxima página para aprender mais sobre o sangue HBOC.
PolyHeme HBOC da Northfield Labs Foto cedida pela Northfield Laboratories p O HBOC lembra vagamente o sangue. Eles são vermelho muito escuro ou bordô e são feitos de real, hemoglobina esterilizada, que pode vir de uma variedade de fontes:
Sangue artificial à base de PFC feito por Oxygent Foto cedida por John B. Carnett / Popular Science p Ao contrário de HBOCs, Os PFCs são geralmente brancos e totalmente sintéticos. Eles são muito parecidos hidrocarbonetos - produtos químicos feitos inteiramente de hidrogênio e carbono - mas eles contêm flúor em vez de carbono.
p PFCs são quimicamente inertes, mas eles são extremamente bons para transportar gases dissolvidos. Eles podem transportar entre 20 e 30 por cento mais gás do que água ou plasma sanguíneo, e se mais gás estiver presente, eles podem carregar mais. Por esta razão, os médicos usam principalmente os PFCs em conjunto com o oxigênio suplementar. Contudo, oxigênio extra pode causar a liberação de radicais livres no corpo de uma pessoa. Os pesquisadores estão estudando se os PFCs podem funcionar sem o oxigênio adicional.
p PFCs são oleosos e escorregadios, então eles têm que ser emulsificado , ou suspenso em um líquido, para ser usado no sangue. Usualmente, PFCs são misturados com outras substâncias frequentemente usadas em drogas intravenosas, como lecitina ou albumina. Esses emulsificantes eventualmente se quebram à medida que circulam no sangue. O fígado e os rins os removem do sangue, e os pulmões exalam os PFCs da maneira que fariam com o dióxido de carbono. Às vezes, as pessoas apresentam sintomas semelhantes aos da gripe quando seus corpos digerem e exalam os PFCs. p PFCs, como HBOCs, são extremamente pequenos e podem caber em espaços inacessíveis aos RBCs. Por esta razão, alguns hospitais estudaram se os PFCs podem tratar lesão cerebral traumática (TBI) fornecendo oxigênio através do tecido cerebral inchado. p As empresas farmacêuticas estão testando PFCs e HBOCs para uso em situações médicas específicas, mas eles têm usos potenciais semelhantes, Incluindo:
PolyHeme, dos Laboratórios Northfield, é outro tipo de sangue artificial. Foto cedida por Northfield Laboratories p À primeira vista, sangue artificial parece uma coisa boa. Tem uma vida útil mais longa do que o sangue humano. Uma vez que o processo de fabricação pode incluir esterilização, não traz o risco de transmissão de doenças. Os médicos podem administrá-lo a pacientes de qualquer tipo de sangue. Além disso, muitas pessoas que não podem aceitar transfusões de sangue por motivos religiosos podem aceitar sangue artificial, particularmente PFCs, que não são derivados de sangue.
p Contudo, o sangue artificial tem estado no centro de várias controvérsias. Os médicos abandonaram o uso do HemAssist, o primeiro HBOC testado em humanos nos Estados Unidos, depois que os pacientes que receberam o HBOC morreram com mais frequência do que aqueles que receberam sangue doado. As vezes, as empresas farmacêuticas têm dificuldade em provar que seus transportadores de oxigênio são eficazes. Parte disso é porque o sangue artificial é diferente do sangue real, portanto, pode ser difícil desenvolver métodos precisos de comparação. Em outros casos, como quando o sangue artificial é usado para fornecer oxigênio através do tecido cerebral inchado, os resultados podem ser difíceis de quantificar.
p Outra fonte de controvérsia envolve estudos de sangue artificial. De 2004 a 2006, Northfield Laboratories começou a testar um HBOC chamado PolyHeme em pacientes com trauma. O estudo foi realizado em mais de 20 hospitais nos Estados Unidos. Uma vez que muitos pacientes com trauma estão inconscientes e não podem dar consentimento para procedimentos médicos, a Food and Drug Administration (FDA) aprovou o teste como um estudo sem consentimento . Em outras palavras, os médicos poderiam dar aos pacientes PolyHeme em vez de sangue real sem perguntar primeiro. p Os Laboratórios Northfield realizaram reuniões para educar as pessoas nas comunidades onde o estudo foi realizado. A empresa também deu às pessoas a oportunidade de usarem uma pulseira, informando ao pessoal de emergência que preferiam não participar. Contudo, os críticos afirmaram que a Northfield Laboratories não fez o suficiente para educar o público e acusaram a empresa de violar a ética médica. p Os substitutos do sangue podem ser usados como drogas para melhorar o desempenho, muito parecido com o sangue humano quando usado no doping sanguíneo. Um artigo de outubro de 2002 na "Wired" relatou que alguns ciclistas estavam usando Oxyglobin, um veterinário HBOC, para aumentar a quantidade de oxigênio no sangue. p Apesar da controvérsia, o sangue artificial pode ser amplamente utilizado nos próximos anos. As próximas gerações de substitutos do sangue provavelmente também se tornarão mais sofisticadas. No futuro, HBOCs e PFCs podem se parecer muito mais com glóbulos vermelhos, e podem carregar algumas das enzimas e antioxidantes que o sangue real carrega. p Veja os links na próxima página para mais informações sobre sangue, sangue artificial e tópicos relacionados. Células Artificiais
Oxigênio terapêutico não são as únicas células artificiais a entrarem no corpo humano. Ilhotas encapsuladas - células pancreáticas envoltas em uma membrana sintética - podem ajudar a tratar o diabetes. Carvão encapsulado pode remover drogas e venenos do sangue de uma pessoa.
