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Os cateteres intravasculares de uso prolongado, como os cateteres venosos centrais (CVC), são uma fonte de infeção da corrente sanguínea[1]. Os CVCs são dispositivos médicos usados para fornecer medicamentos ou nutrientes, geralmente utilizados como entradas permanentes na corrente sanguínea, e podem ser usados durante vários meses em pacientes hospitalizados ou com doenças crónicas. Devido à sua utilização prolongada, são propensos a infeções bacterianas.
Nos Estados Unidos, os CVCs são cada vez mais utilizados em pacientes internados em unidades de cuidados intensivos. Um total de 15 milhões de CVC-dias são registrados todos os anos [2]. Os dados mais recentes apontam para uma estimativa de 30 000 a 40 000 de infeções associados CVCs por ano em internamentos hospitalares [2] e cerca de 1 infeção por 1000 CVC-dia em unidades de cuidados intensivos [2].
Os cateteres intravasculares estão em contato direto com o sangue e o desenvolvimento de infeções está relacionado com a adesão de bactérias. A adesão bacteriana é motivada pelo escoamento sanguíneo, pelas propriedades de superfície dos glóbulos vermelhos (GVs) e pelos nutrientes presentes no sangue. A adesão celular pode ser minimizada quer melhorando o design dos cateteres quer através da utilização de superfícies antibacterianas. Durante o desenvolvimento de melhores soluções, os dispositivos precisam de ser testados sob condições realistas, semelhantes às condições in vivo. No entanto, para testar cateteres intravasculares, nem sempre é possível ou prático usar sangue proveniente de dadores humanos. É preferível usar um fluido artificial análogo ao sangue que não coagule ou degrade durante o armazenamento ou durante as experiências.
O análogo ideal do sangue para testar dispositivos intravasculares deve mimetizar as várias dimensões do sangue: Reologia de Corte, Viscoelasticidade, Densidade, Tamanho dos GVs, Nutrientes, Deformabilidade dos GVs, Propriedades de Superfície dos GVs e Capacidade de Transporte d  |
Resumo
Os cateteres intravasculares de uso prolongado, como os cateteres venosos centrais (CVC), são uma fonte de infeção da corrente sanguínea[1]. Os CVCs são dispositivos médicos usados para fornecer medicamentos ou nutrientes, geralmente utilizados como entradas permanentes na corrente sanguínea, e podem ser usados durante vários meses em pacientes hospitalizados ou com doenças crónicas. Devido à sua utilização prolongada, são propensos a infeções bacterianas.
Nos Estados Unidos, os CVCs são cada vez mais utilizados em pacientes internados em unidades de cuidados intensivos. Um total de 15 milhões de CVC-dias são registrados todos os anos [2]. Os dados mais recentes apontam para uma estimativa de 30 000 a 40 000 de infeções associados CVCs por ano em internamentos hospitalares [2] e cerca de 1 infeção por 1000 CVC-dia em unidades de cuidados intensivos [2].
Os cateteres intravasculares estão em contato direto com o sangue e o desenvolvimento de infeções está relacionado com a adesão de bactérias. A adesão bacteriana é motivada pelo escoamento sanguíneo, pelas propriedades de superfície dos glóbulos vermelhos (GVs) e pelos nutrientes presentes no sangue. A adesão celular pode ser minimizada quer melhorando o design dos cateteres quer através da utilização de superfícies antibacterianas. Durante o desenvolvimento de melhores soluções, os dispositivos precisam de ser testados sob condições realistas, semelhantes às condições in vivo. No entanto, para testar cateteres intravasculares, nem sempre é possível ou prático usar sangue proveniente de dadores humanos. É preferível usar um fluido artificial análogo ao sangue que não coagule ou degrade durante o armazenamento ou durante as experiências.
O análogo ideal do sangue para testar dispositivos intravasculares deve mimetizar as várias dimensões do sangue: Reologia de Corte, Viscoelasticidade, Densidade, Tamanho dos GVs, Nutrientes, Deformabilidade dos GVs, Propriedades de Superfície dos GVs e Capacidade de Transporte de Oxigénio. A equipa do CEFT desenvolveu recentemente um fluido que mimetiza as dimensões Reologia de Corte, Viscoelasticidade e Tamanho dos GVs. O presente projeto foca-se nas restantes dimensões com o objetivo de desenvolver um fluido adequado a experiências in vitro.
Para produzir um análogo do sangue multidimensional, vão ser introduzidas várias inovações: um novo fluido base que mimetize a dimensão Nutrientes, novas micropartículas de hidrogel para mimetizar as dimensões Deformabilidade e Propriedades de Superfície dos GVs e um método para encapsular substâncias transportadoras de oxigênio para melhorar a dimensão Capacidade de Transporte de Oxigénio.
O novo fluido será uma suspensão de micropartículas num fluido análogo ao plasma sanguíneo. As micropartículas serão constituídas por uma camada externa de hidrogel e um núcleo de um perfluorocarbono (transportador de oxigênio). A constituição da camada externa será selecionada de forma a mimetizar a dimensão Propriedades da Superfície dos GVs e o núcleo será selecionado para mimetizar as dimensões Deformabilidade dos GVs e Capacidade de Transporte de Oxigénio. O fluido base será selecionado para mimetizar a dimensão Nutrientes. O novo fluido será ajustado para mimetizar as dimensões Reologia de Corte, Viscoelasticidade, Densidade e Tamanho dos GVs.
Neste projeto, reúne-se uma equipa multidisciplinar, composta por investigadores com formação em Fenómenos de Transporte, do CEFT, e investigadores especializados no estudo de biofilmes, do LEPABE. A equipa do CEFT tem desenvolvido novos fluidos artificiais biomiméticos baseados em micropartículas. Os investigadores do LEPABE têm-se focado no estudo da adesão celular e desenvolvimento de biofilmes em dispositivos médicos (e.g. cateteres urinários). O projeto aplicará técnicas padrão para fabricar microdispositivos para produzir e testar micropartículas. Vários hidrogéis serão testados em dispositivos que permitem a produção de emulsões simples e duplas. O procedimento será ampliado através de um dispositivo microfluídico com várias unidades de produção de partículas em paralelo.
O análogo do sangue será aplicado ao estudo de infeções por Staphylococcus aureus que se desenvolvem em CVCs de silicone e poliuretano. Um compósito de nanotubos de carbono, desenvolvido recentemente pelo LEPABE, será um dos materiais a estudar. As experiências in vitro serão realizadas em dispositivos microfluídicos desenvolvidos numa colaboração recente entre o CEFT e o LEPABE.
O novo fluido analógico multidimensional do sangue terá um impacto direto na maneira como novos materiais são testados in vitro e no desenvolvimento futuro de substitutos do sangue. |