O sangue é uma complexa mistura contendo glóbulos

vermelhos, glóbulos brancos, plaquetas e o plasma, com

eletrólitos, albumina, fatores coagulantes e outras

proteínas. O oxigênio é um gás que apresenta baixa solubilidade em água.

No plasma sanguíneo, ele é solúvel graças a ação de

certas proteínas (hemoglobinas) encontradas

em alguns eritrócitos. As hemoglobinas são tetrâmeros

que possuem complexos heme-Fe, capaz de se

coordenar à molécula de oxigênio.

Esta ligação entre o complexo heme e a molécula de

oxigênio é fraca e instável: depende de uma série de

fatores, como pH, temperatura e,

principalmente, da pressão parcial de O2 na qual a

hemoglobina se encontra.

A estrutura da hemoglobina

permite que ela se ligue a 4

moléculas de O2 simultaneamente.

Quando o sangue chega aos alvéolos pulmonares, a

hemoglobina encontra as condições idéias para a

interação com o O2 (alta pressão parcial do gás, baixa pressão do

CO2, etc.). Quando, através da circulação, chega aos tecidos,

encontra uma região onde a pressão parcial de CO2 é maior

do que a de O2.

Além disso, o excesso de CO2 dissolvido no plasma, nestas

regiões, faz com que o pH seja ligeiramente menor, o que favorece a liberação do O2 pela hemoglobina. O O2 vai para as células e, então, o

CO2 é que interage com a hemoglobina, que o leva até os

alvéolos pulmonares, onde, novamente, interage com O2.

Já está em fase final de testes uma série de soluções que serão

utilizadas como substitutos sintéticos para o sangue. Nenhum deles é,

entretanto, exatamente eficaz.

Surge um novo desafio para os químicos: preparar

soluções que, além de mimetizar o

comportamento do sangue humano, não tragam

nenhum agravo ao nosso organismo.

Desde o século XVII, as transfusões de sangue tem sido

uma tentativa de remediar as perdas de sangue causadas por traumas, partos, hemorragias e cirurgias. Antes da identificação dos anticorpos isoaglutinantes

(fator Rh), as transfusões provocaram muitas mortes.

A disponibilidade do sangue para a transfusão sempre foi um problema. A dificuldade era maior ainda durante as guerras: períodos onde a pesquisa de químicos em busca de um substituto sintético para o sangue

sempre foi intensa.

Os primeiros substitutos surgiram durante a segunda guerra mundial: os alemães

utilizavam soluções aquosas de PVP (polivinilpirrolidona).

O objetivo era apenas o de manter o volume sanguíneo,

uma vez que esta solução não era capaz de transportar

oxigênio. Embora mais eficaz do que o PVP, os efeitos

colaterais incluíam complicações renais sérias, que muitas vezes levavam à

morte.

Legand Clark iniciou uma pesquisa com uma classe de compostos conhecidos como perfluorocarbonos. O oxigênio

apresenta uma grande solubilidade nestes líquidos:

cerca de 500 vezes maior do que na água. Estes compostos,

entretanto, são bastante hidrofóbicos (imiscíveis com a

água).

Foi necessário se desenvolver um sistema

emulsificante, com o auxílio de surfactantes, para

solubilizar o PFCs em água, tal como a lecitina extraída de

ovos de galinha.

As emulsões atuais já são a segunda geração de

substitutos do sangue baseados em PFCs. Hoje, a

grande maioria dos substitutos sendo testados clinicamente baseia-se em

soluções de PFCs ou derivados de hemoglobina.

Desde a década de 1960 sabia-se que mamíferos podiam

sobreviver submersos em

líquidos orgânicos

Um dos mais promissores sistemas de sangue artificial são os baseados

em fluorocarbonetos: moléculas formadas de carbono e flúor.

Os perfluorocarbonos são biologicamente inertes.

Quando administrados na corrente sanguínea, eles são

capazes de aumentar a solubilidade do O2 no plasma.

As moléculas dos PFCs são posteriormente seqüestradas

pelo sistema retículo-endotelial, mais precisamente pelas células de Kupffer, no fígado, e subseqüentemente liberadas no plasma, como

um gás dissolvido.

O gás é então exalado, sem qualquer metabolização,

pelos pulmões. A liberação é lenta: após uma transfusão, o paciente pode exalar PFC por

mais de 10 meses!

Mesmo a atual geração de PFC permanece cerca de 7 dias no fígado, um tempo bem menor, entretanto, de

que os primeiros substitutos baseados em PFC. Isto permite uma eliminação

efetiva, sem nenhum dano ou disfunção no órgão.

Entretanto - apesar de inertes - o seqüestro dos PFCs pelo

fígado pode causar sérias conseqüências. A contagem

de plaquetas diminui: os PFCs "solvatam" as plaquetas, que são

seqüestradas, juntamente, para o fígado.

E, se o volume de sangue na transfusão for muito grande, as

moléculas de PFC podem saturar e prejudicar o funcionamento do

fígado, resultando em uma potencial infecção ou outras complicações. Atualmente, o

volume seguro de PFC em uma transfusão é de, no máximo, 1 litro.

A respiração do paciente pós transfusão deve ser artificial, com uma mistura de gases

onde a concentração de O2 é maior do que a atmosférica. A

pressão parcial de O2 deve ser de, no mínimo, 400 mg!

Um dos produtos já em teste é o PERFLORAN,

desenvolvido pelo Institui of Theoretical and Experimental

Biophysics em Pushchino, Rússia. As principais

características deste produto são:

- pode ser armazenado em temperaturas entre -5oC a -

18oC, até por dois anos;- solubiliza tanto o O2 como o

CO2;- pode ser administrado com soluções salinas, albumina,

glucose e antibióticos;

Os principais componentes são o perfluorodecalina (PFD) C10F18 and perfluorometilciclo-

hexilpiperidina (PFMCP) C12F23N.

Por que não usar a Hemoglobina?

Embora tenha sido uma das primeiras e infrutíferas

alternativas, mesmo hoje a hemoglobina tem sido alvo de pesquisa para a sua utilização como substituto do sangue. Em todos os casos se obtém

uma "hemoglobina" extremamente tóxica para

nosso organismo.

Hemoglobina é um tetrâmero protéico, que é encontrada no sangue encapsulada em um

eritrócito (uma célula sanguínea), conhecido como

"glóbulo vermelho". Fora destas células, a molécula rapidamente

se dissocia em dímeros, compostos de uma unidade alfa

e outra beta.

Além de perder a funcionalidade, esta

hemoglobina é filtrada pelos rins e, ao interagir com as

paredes celulares dos glomérulos renais, causa uma

rápida necrose tubular e conseqüente colapso da

função renal.

Uma outra técnica é a modificação genética da

hemoglobina. Com o auxílio da bactéria E. Coli, pode-se

produzir grandes quantidades de uma hemoglobina

geneticamente alterada, contendo uma mutação

proposital:

A adição de alguns amino ácidos à seqüência, que

permitem a ligação covalente entre as duas subunidades

alfa, impedindo a dissociação do tetrâmero. Vários

substitutos baseados nesta técnica já estão em fase de

testes clínicos.

Outros grupos tentam utilizar a hemoglobina bovina,

polimerizada. Uma vantagem é fonte barata e abundante de

sangue bovino. A desvantagem é o delicado

processo de descontaminação das amostras, evitando o

contágio por zoonoses.

Na terceira geração de substitutos do sangue

baseados em hemoglobina, a idéia é se encapsular a proteína, tal como nos glóbulos vermelhos.

A primeira encapsulação artificial de todos os

componentes das células vermelhas, incluindo a

hemoglobina e enzimas, foi feita em 1957, por Chang.

Ele continuou o trabalho, utilizando vários materiais como membrana artificial: proteínas, bicamadas de

fosfolipídeos complexadas com polímeros, membranas

poliméricas, e outros.