Pesquisadores da HEPIA, parte da Universidade de Ciências Aplicadas e Artes da Suíça Ocidental (HES-SO) em Genebra, desenvolveram e caracterizaram uma série de protótipos de folhetos e implantes valvares destinados a enfrentar os desafios clínicos persistentes do reparo da válvula mitral em pacientes pediátricos.
O estudo avaliou quatro biomateriais em parâmetros estruturais, mecânicos e de compatibilidade celular.
O prolapso da válvula mitral (PVM) é a indicação mais comum para cirurgia da válvula mitral pediátrica. Apesar disso, a taxa de mortalidade das crianças afetadas permanece elevada – entre 17,9% e 28,6% dos pacientes não sobrevivem sete anos após a cirurgia. As complicações incluem tromboembolismo, rejeição imunológica, calcificação e infecção, e a anatomia frágil dos pacientes neonatais e a disponibilidade limitada de próteses de tamanho adequado complicam ainda mais a intervenção cirúrgica.
Válvulas cardíacas de engenharia de tecidos (TEHVs) representam uma abordagem de bioengenharia pretende colmatar estas lacunas, apoiando o ajuste anatómico específico do paciente e também acomodando o crescimento somático.
Quatro materiais, dois métodos de fabricação
A equipe de pesquisa, liderada por Adrien Roux da HEPIA, produziu quatro protótipos de folhetos de 10 milímetros usando duas abordagens de fabricação. Os folhetos um a três foram fabricados através de processos convencionais de corte a laser e liofilização usando polietileno de ultra-alto peso molecular (UHMWPE), UHMWPE revestido com álcool polivinílico (PVA) e UHMWPE revestido com PVA e colágeno tipo I. Um quarto folheto e um protótipo completo de implante de válvula mitral – denominado ValCard – foram produzidos utilizando bioimpressão 3D volumétrica com hidrogel de metacrilato de gelatina (GelMA).
A equipe semeou todos os protótipos com mesoangioblastos isolados da aorta fetal humana (AoMAB), uma subpopulação de células-tronco que compartilha características fenotípicas com as células intersticiais valvares encontradas no tecido cardíaco nativo.
A viabilidade celular excedeu 70% em todos os quatro materiais, com o folheto GelMA registrando o resultado mais alto com 216,77 ± 77,69%.
Colágeno UHMWPE-PVA identificado como candidato principal ao folheto
Entre os designs fabricados convencionalmente, o folheto de colágeno UHMWPE-PVA de camada tripla apresentou o perfil geral mais forte. Registrou uma taxa de degradação de 7,30 ± 18,71% ao longo de 14 dias e o padrão de proliferação celular mais estável ao longo do tempo. Descobriu-se que os revestimentos de PVA e colágeno modificam a superfície hidrofóbica do UHMWPE, introduzindo rugosidade superficial que melhorou a adesão celular sem comprometer as propriedades mecânicas do materials.
Construções baseadas em GelMA, embora exibissem viabilidade celular superior e compatibilidade com bioimpressão 3D volumétrica para geometrias específicas do paciente, foram excluídas dos testes de degradação e tração devido às limitações mecânicas de uma construção de 2 milímetros de espessura.
Os investigadores observaram que é necessário mais trabalho antes da tradução clínica, incluindo testes de permeabilidade e trombogenicidade, validação in vivo em modelos animais e caracterização formal do protótipo ValCard de acordo com os padrões ISO de implantes cardiovasculares.