"BP como um novo dispositivo para cirurgia e tratamento de câncer sólido e tumores do sistema hematopoiético. Efeitos da implantação de BP" (DM159)

O Buckypaper (BP) é um material inovador que tem atraído a atenção de diversos grupos de pesquisa engajados no estudo de suas possíveis aplicações em diversos campos tecnológicos anteriores à experimentação humana. De facto a experimentação, preliminarmente realizada em modelo animal, será aplicável ao ser humano, se os resultados em termos de toxicidade e durabilidade forem confortáveis.

As propriedades interessantes do material, como boa resistência mecânica, condutividade elétrica, baixa densidade, porosidade adaptável, estão intimamente associadas às características intrínsecas dos nanotubos de carbono (CNTs), dos quais o BP é feito. O alto desenvolvimento superficial dos NTC, além de promover sua agregação, permite a preparação de membranas micro e nanoporosas que impedem a passagem de partículas coloidais com diâmetro superior a 50 nm. A estrutura microporosa, também confere ao BP alta capacidade de absorção de líquidos, como a água, pelo que o efeito da capilaridade, penetra rapidamente no material da malha. Esta poderia ser uma possível interpretação da rápida e efetiva adesão do BP aos tecidos biológicos observada em nossos estudos sobre os efeitos do material implantado in vivo. A bioadesão do BP foi documentada em experimentos ex vivo de peeling mecânico (cirurgia de bancada), conduzidos previamente utilizando como substrato cobaia, ratos, a fáscia muscular abdominal de coelhos. Os resultados mostraram que a força necessária para a fixação do BP a partir do suporte orgânico é muito maior do que a exigida para as próteses convencionais feitas de redes poliméricas, comumente utilizadas em cirurgias de hérnia fixadas com cola e material protético biológico bioadesivo sintético comercializado atualmente. Com base nessas avaliações e com base no potencial oferecido pelo uso de BP no campo da cirurgia protética, dedutível pelas características intrínsecas do material neste projeto espera-se a continuação da pesquisa para o desenvolvimento de uma nova geração de materiais protéticos para uso BP de base cirúrgica, facilmente implantável pelo cirurgião sem a necessidade de suturas, gráficos e/ou colas biológicas. As razões são:

1. pontos: eles podem apertar os vasos do nó (isquemia-atrofia) ou nervos (dor crônica);
2. gráficos: colocação cega e pode causar sangramento ou dor;
3. colas biológicas: derivadas do plasma de doadores e, portanto, podem transmitir doenças desconhecidas.

Ainda não se sabe se o BP tem as propriedades mecânicas adequadas para suportar as tensões que ocorrem na parede abdominal e, em qualquer caso, está documentada a boa bioadesão em tecidos vivos e preparações anatômicas, mas apenas se for úmido.

Por esta razão, decidiu-se preparar materiais compósitos BP/polipropileno. Tais materiais, definidos como "acoplados", serão obtidos aderindo na face lisa do BP, um suporte polimérico que confere ao filme híbrido, a correta resistência mecânica. Esse sistema pode estar sujeito a outras alterações. Com efeito, explorando os grupos funcionais presentes ou introduzidos na estrutura cristalina dos MWCNTs e/ou no polímero, será possível implantar na superfície do músculo/fáscia muscular, o material compósito, para obter preensão. Além disso, moléculas biologicamente ativas, com funções antimicrobiana, antiadesiva, antiinflamatória ou analgésica, podem ser introduzidas na estrutura cristalina dos MWCNTs, para modular a resposta inflamatória e a incorporação do material implantado na cicatriz fibrosa.

O objetivo deste projeto é obter resultados que possam direcionar a busca pela realização definitiva de um dispositivo protético para uso em cirurgia abdominal aplicável ao ser humano.

O nosso Grupo de Investigação propõe que o presente programa de investigação tenha todas as competências para atingir todos os objectivos.

Reúne pesquisadores com expertise e experiência comprovadas em diversas áreas da Cirurgia Geral e Cirurgia Protética da parede abdominal e Cientistas experientes da Ciência de Materiais especialmente de natureza polimérica, também para usos biomédicos, Química Orgânica e síntese de bioconjugados para o desenvolvimento de sistemas de libertação lenta de fármacos, caracterização de sistemas biológicos através de técnicas de ressonância magnética nuclear (RMN). O cirurgião da unidade de pesquisa, de fato, há muitos anos se dedica tanto à resolução de questões relacionadas às técnicas cirúrgicas, quanto à avaliação dos efeitos no organismo vivo de materiais protéticos convencionais e inovadores, no projeto proposto , inclusive por meio de testes in vivo, conduzidos conforme protocolo especialmente elaborado e aprovado pelo Ministério da Saúde.

O protocolo foi elaborado respeitando as políticas ambientais e os princípios éticos de experimentação em modelo animal, de acordo com as diretrizes da União Européia (86/609/EEC-Comunidade Econômica Européia) e a Lei Italiana n° 116/ 92.

Serão conduzidos experimentos sistemáticos em 30 coelhas Nova Zelândia (R1-R30), pesando aproximadamente 3000 g (Harlan Laboratories). As investigações "in vivo" serão sobre a biocompatibilidade e a adesão do BP na cicatriz abdominal e na realização da intervenção de hérnia incisional e cirurgia plástica da hérnia inguinal.

A biocompatibilidade do PB será investigada por meio de testes de química sanguínea. Amostras de sangue de 3 ml de sangue total correrão para cada animal após a indução da anestesia geral, da veia da orelha, antes da cirurgia com implante protético e antes da eutanásia, conforme indicado no cronograma.

Metodologia e técnica do experimento:

Esses experimentos são preliminares para uso humano e serão realizados sob anestesia geral com intubação endotraqueal, seguida de depilação, desinfecção e preparo do campo cirúrgico. Será realizada uma incisão mediana de cerca de 10 cm umbigo-púbis, espalhamento da pele e subcutâneo, em seguida será incisado o plano da fáscia e músculos profundos para entrar no saco peritônio. A realização da coleta de sangue coincidiu com a detecção do peso corporal e a realização de ultrassom da região abdominal para estudo do local do implante em busca de sinais de sepse e hérnia incisional.

Iremos implantar este tipo de novos materiais em humanos mas antes disso tentaremos estudar a tolerabilidade e toxicidade num modelo animal assim desenhado: dez coelhos (doravante definidos como BPR1-BPR10) (Buckypaper Rabbit sujeito 1 a 10) receberão Amostras de 2x2cm2 de BP (Buckypaper) e dez coelhos receberão amostras de 2x2cm2 de PR (polipropileno) (PRR11-PRR20) em uma bolsa criada entre a fáscia muscular e grandes músculos da parede abdominal. Em cinco coelhos (BPR21-BPR25), a incisão cirúrgica será realizada na linha alba abdominal e realizada profundamente, para adentrar a cavidade abdominal. O grupo controle (R26-R30) não será submetido à cirurgia.

Uma amostra de BP de 2x2cm2 será então inserida com o lado áspero voltado para a superfície do peritônio parietal e a superfície lisa e brilhante voltada para o peritônio visceral (BPR21-BPR25). Cinco coelhos (R26-R30) não serão operados, mas serão usados ​​como grupo controle. Os animais serão monitorados e controlados diariamente, durante todo o período de estudo, a fim de avaliar continuamente seu estado de saúde e peso corporal. No 35º dia será coletada uma amostra de sangue para exame. Finalmente os animais serão sacrificados sob anestesia geral.

Os casos BPR1-BPR10 (grupo A) serão comparados com o PRR11-PRR20 (grupo controle B) comparando os efeitos de implantes de BP e do mesmo tamanho em Parietene já em uso em cirurgia reconstrutiva de homem saudável. Após a intervenção, que durará cerca de 60 minutos a partir do momento da indução, o animal será despertado lentamente e posteriormente trazido de volta à sala de alojamento.

No momento do sacrifício serão preparadas amostras anatômicas de todas as vísceras e do local de implantação, para serem estudadas histologicamente. Serão preparadas amostras histopatológicas para exame microscópico. Porções de BP implantadas em BPR 1-BPR 10 serão excisadas com toda a fáscia circundante, tecidos dérmicos e musculares. Os mesmos procedimentos serão realizados, também no grupo PRR 11-PRR 20 e no grupo BPR 21-BPR 25. As amostras serão fixadas em formalina tamponada a 10%, cortadas e coradas com Hematoxilina e Eosina (H&E) para observação histológica.

A dor pós-operatória, como no humano, será leve, e será tratada com analgésicos conforme técnicas padronizadas em humanos. Em nossa experiência, os animais submetidos à cirurgia protética, tanto do grupo experimental quanto do grupo controle, serão tratados com antibióticos profiláticos e analgésicos no pós-operatório imediato, e serão acompanhados de perto.

Mesmo que em modelo animal, a esterilidade de todo o procedimento cirúrgico previne inflamações, edemas e sepse e abscessos e garante baixo índice de dor pós-operatória. Nos dias seguintes ao procedimento cirúrgico é esperado apetite moderado dos animais operados e sintomas clínicos leves relacionados ao pós-operatório.

Todos os animais tratados serão observados diariamente para controlar cuidadosamente a quantidade de comida que será consumida e, assim, a perda potencial de apetite. Serão procuradas evidências de possíveis processos inflamatórios e degenerativos que afetem a pele da parede abdominal, os sintomas de infecção ou rejeição da prótese. Se a perda de peso for excessiva (por exemplo, mais de 10% do peso normal de um animal da mesma raça, mesma idade e em comparação com o grupo controle), ou o animal apresentar sintomas clínicos de sofrimento maior do que um pós-operatório normal , será submetido a anestesia geral e posteriormente deletado.

A analgesia e a antibioticoterapia realizadas no pós-operatório serão as seguintes:

Antibiótico: enrofloxacina 2,5 mg/kg/dia IM por 5-7 dias; e analgésico antiinflamatório: cetoprofeno, Findol 10%, 0,3 ml/10kg/dia i.m. por 3-5 dias. Se necessário será administrado também tramadol, 2-4 mg/kg/dia nos primeiros 2/3 dias pós-intervenção. A ferida cirúrgica será verificada diariamente.

Os parâmetros clínico-químicos examinados a partir de amostras de sangue de 3 ml serão: BUN (Blood Urea Nitrogen), glicemia, creatinina, sódio, potássio, cálcio, magnésio, albumina, proteinemia total e nível de proteína no sangue, SGOT (Serum Glutamic Oxaloacetic Transaminase ), SGPT (PiruvatoTransaminase glutâmica sérica), GGT (gama glutamil transferase), ALP (fosfatase alcalina) e bilirrubina fracionada, PT (Tempo de protrombina), APTT/PTT (Tempo de tromboplastina parcial ativada), Fibrinogênio, CBC (Contagem sanguínea completa) fórmula , subpopulações de linfócitos, proteína C-reativa, velocidade de hemossedimentação.

Será realizado exame de ultrassom para avaliar morfologicamente a incorporação da prótese, a formação de seromas, hematomas, abscessos. Este procedimento será realizado sob sedação e seguido de verificação do peso corporal e coleta de uma amostra de sangue. O mesmo procedimento será repetido duas vezes na intervenção e após 35 dias no sacrifício.