Caminho da liberdade para pacientes com doenças renais

Por Renata Kaminski, Dpto. de Química, UFS / Aracajú – SE

Existem mais de 3 milhões de pacientes com doenças renais em estágio final, que não têm outra alternativa que não seja diálise ou transplante renal. A quantidade de transplantes renais não é suficiente para atender a todas essas pessoas e a maioria acaba tendo que realizar diálises constantes, que, de certa forma, diminuem a liberdade ou mesmo incapacitam os pacientes. O tratamento de diálise normalmente prescrito é em torno de 9-12h por semana, ligado a uma máquina de filtração do sangue, o que diminui consideravelmente a qualidade de vida dos pacientes. Diálises mais frequente e longas levam a resultados melhores.

Em pessoas saudáveis os rins filtram o sangue durante 168h por semana, levando a um equilíbrio de eletrólitos, ácidos e bases e de fluidos perfeito. Para imitar essa funcionalidade dos rins, um sistema de filtração constante seria excelente na melhoria da vida dessas pessoas. Esse tipo de sistema, chamado de rim artificial “vestível” (em tradução livre), pode ser usado continuamente pelo paciente, que não necessita de atendimento constante várias vezes na semana (Figura 1 – abaixo). Pode parecer enorme e ruim, porém permite uma grande liberdade ao paciente, por exemplo, viajar.

Figura 1: Rim artificial portátil; Estrutura esquemática do MXeno.
Fontes: doi:10.1172/jci.insight.86397, DOI: 10.1021/acsnano.8b06494

Esse tipo de dispositivo portátil foi criado há algumas décadas, no entanto, é necessário reduzir o volume e tamanho do dispositivo para que seja de fato confortável ao paciente, além de aumentar a eficiência na filtração do sangue. Essa filtração tem sido realizada por materiais adsorventes, porém nenhum desses materiais, até o momento, conseguiu reter fisicamente a ureia. Por si só, a ureia não é uma molécula tóxica, mas deve ser removida para manter o balanço de nitrogênio. Nos sistemas existentes (máquinas e portáteis), a ureia é degradada em CO₂ (liberado para a atmosfera) e NH₃ (adsorvido por hidrofosfato de zircônio). Todo esse processo de degradação aumenta o peso e o volume do dispositivo, pois leva à necessidade de colocar vários produtos diferentes. Outro problema enfrentado é que o material adsorvente não deve reter ou ser tóxico às células sanguíneas. Para solucionar esses problemas todos, um grupo de cientistas americanos está estudando um material capaz de fazer tudo isso e ainda permite que o aparelho todo tenha um volume menor que os atuais.

Os cientistas chamam esse material de MXeno, que, na verdade, é um grupo de materiais (existem mais de 20) bidimensionais, estruturados em camadas. Podem ser compostos de diferentes metais (Titânio, Nióbio, Molibdênio etc), contendo carbono ou nitrogênio e com uma superfície possível de modificar, para controlar as interações químicas com moléculas que devem ser retiradas do sangue, como -OH, -F, -O-, etc. Como anteriormente falado, são estruturas em camadas, cuja separação entre essas camadas também proporciona a seletividade, ou seja, camadas mais afastadas podem reter moléculas maiores e as menos afastadas podem filtrar moléculas menores. Nos materiais que estão em estudo por esses cientistas, a ureia é uma das moléculas a ser separada (Figura 1 mostra a estrutura do MXeno com ureia intercalada). Esse grupo de pesquisadores fez estudos em solução aquosa de ureia, mas também em material biológico, chamado de dialisato. Em ambos os casos, a adsorção acima de 90% da ureia ocorre em 4 min, no entanto, no material biológico é necessária uma maior massa de MXeno. Na nossa temperatura corporal, a retenção de ureia melhora, podendo ser usada uma massa menor do MXeno.

Além da adsorção, os cientistas testaram a citotoxicidade e a biocompatibilidade. O material não pode ser tóxico às células para não levar à morte. Esses materiais não apresentaram nenhum problema, não matam as células e nem causam nenhum efeito adverso. Dessa forma, são seguros para o uso em contato com o sangue.

Outro problema que foi resolvido é que, devido a sua densidade elevada, o MXeno reduz substancialmente o volume necessário de adsorvente, sendo necessário um volume 10 vezes menor do material em relação ao que é usado nos dispositivos existentes. De acordo com pesquisas anteriores com pacientes usando esses rins artificiais vestíveis, a satisfação das pessoas, devido à liberdade que passaram a ter com o dispositivo, já era muito grande.

Esse novo material é muito promissor na melhoria da condição de vida dos pacientes em diálise, pois, embora ele ainda não possa ser usado como adsorvente único, ele resolve um grande problema de peso e volume do adsorvente. A necessidade de degradação da ureia levava à adição de um dispositivo para eliminar CO₂ e ainda um adsorvente para amônia. O MXeno troca dois materiais por um com volume pequeno, o que é muito vantajoso. Além disso, a possibilidade de controlar o espaço entre as camadas e torná-las adequadas à retenção de vários tipos de moléculas é muito promissora no sentido de que ele pode ser usado como adsorvente único em um futuro próximo. Pode ser que os pacientes em diálise estejam a caminho da sua liberdade?

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