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As micropartículas consistem em uma única camada de lipídios (moléculas gordurosas) que envolvem uma minúscula bolsa de oxigênio gasoso, e são entregues em uma solução líquida. Em um artigo de capa na edição de 27 de junho da Science Translational Medicine, John Kheir, MD, do Departamento de Cardiologia do Boston Children’s Hospital, e colegas relatam que uma infusão dessas micropartículas em animais com baixos níveis de oxigênio no sangue restaurou a saturação de oxigênio no sangue a níveis quase normais, em segundos.

Quando a traquéia estava completamente bloqueada – um cenário mais perigoso do “mundo real” – a infusão manteve os animais vivos por 15 minutos sem uma única respiração, e reduziu a incidência de parada cardíaca e lesão de órgãos.

As soluções de micropartículas são portáteis e podem estabilizar os pacientes em situações de emergência, ganhando tempo para paramédicos, clínicos de emergência ou intensivistas para colocar um tubo respiratório com mais segurança ou realizar outras terapias que salvam vidas, diz Kheir.

“Este é um substituto do oxigênio a curto prazo – uma forma de injetar com segurança gás de oxigênio para apoiar os pacientes durante alguns minutos críticos”, diz ele. “Eventualmente, isso poderia ser armazenado em seringas em cada carrinho de código em um hospital, ambulância ou helicóptero de transporte para ajudar a estabilizar os pacientes que estão tendo dificuldade para respirar”, diz Kheir.

Kheir também observa que as partículas são diferentes dos substitutos do sangue, que transportam oxigénio mas não são úteis quando os pulmões são incapazes de os oxigenar. Em vez disso, as micropartículas são concebidas para situações em que os pulmões estão completamente incapacitados.

Kheir começou a investigar a idéia de oxigênio injetável em 2006, depois de cuidar de uma menina que sofreu uma lesão cerebral grave resultante de uma pneumonia grave que causou sangramento em seus pulmões e níveis severamente baixos de oxigênio. Apesar dos melhores esforços da equipe, ela morreu antes que eles pudessem colocá-la em uma máquina de coração-pulmão. Frustrado com isso, Kheir formou uma equipe para procurar outra maneira de fornecer oxigênio.

“Algumas das experiências mais convincentes foram as primeiras”, diz ele. “Nós extraímos o sangue um do outro, misturamos em um tubo de ensaio com as micropartículas e vimos o sangue azul ficar imediatamente vermelho, bem diante dos nossos olhos”.

O longo dos anos, Kheir e sua equipe testaram várias concentrações e tamanhos das micropartículas para otimizar sua eficácia e para torná-las seguras para injeção. “O esforço foi verdadeiramente multidisciplinar”, diz Kheir. “Foi preciso engenheiros químicos, cientistas de partículas e médicos para obter a mistura certa”

Nos estudos relatados no papel, eles usaram um dispositivo chamado sonicador, que usa ondas sonoras de alta intensidade para misturar o oxigênio e os lipídios. O processo prende o oxigénio gasoso dentro das partículas com um tamanho médio de 2 a 4 micrómetros (não visível sem um microscópio). A solução resultante, com o oxigénio gasoso a representar 70% do volume, mistura eficientemente com sangue humano.

“Uma das chaves para o sucesso do projecto foi a capacidade de administrar uma quantidade concentrada de oxigénio gasoso numa pequena quantidade de líquido”, diz Kheir. “A suspensão carrega de três a quatro vezes o conteúdo de oxigênio dos nossos próprios glóbulos vermelhos”

A administração intravenosa de oxigênio gasoso foi tentada no início dos anos 1900, mas essas tentativas falharam em oxigenar o sangue e muitas vezes causaram embolias gasosas perigosas.

“Nós projetamos em torno desse problema embalando o gás em pequenas partículas deformáveis”, explica Kheir. “Eles aumentam drasticamente a área de superfície para troca de gás e são capazes de espremer através de capilares onde o gás livre ficaria preso”.

O estudo foi financiado por três prêmios do Fundo de Desenvolvimento Tecnológico do Boston Children’s Hospital Boston e um Prêmio de Pesquisa Básica do Departamento de Defesa dos EUA para Kheir.