Synthesis and characterization of hemoglobin based oxygen carriers for therapeutic application

A transfusão de sangue é uma intervenção terapêutica capaz de salvar muitas vidas. Entretanto, transfusões também apresentam uma alta gama de possíveis eventos adversos, questões logísticas, econômicas e sociais. Dentre as principais preocupações terapêuticas estão a incompatibilidade (principalmente do sistema ABO), a transmissão de microrganismos patogênicos, os distúrbios imunomodulatórios, as reações hemolíticas, o aumento estatístico do risco de morte proporcional ao volume de sangue infundido, dentre outros. Diversas alternativas às transfusões sanguíneas são propostas na literatura científica, dentre elas o desenvolvimento de transportadores de oxigênio que utilizam a hemoglobina, comumente intitulados substitutos sanguíneos. Neste âmbito, o presente estudo teve como objetivo o desenvolvimento de uma rota de síntese e a síntese de partículas de gelatina contendo hemoglobina polimerizada. Para tanto, realizou-se a síntese do polietileno glicol bis-[succinimidil succinato], extraiu-se e polimerizou-se com glutaraldeído ou polietileno glicol bis-[succinimidil succinato] hemoglobina de sangue bovino e, partículas de gelatina coriácea ou óssea contendo hemoglobina polimerizada foram sintetizadas e caracterizadas. A síntese do polietileno glicol bis-[succinimidil succinato] (SSPEG) foi caracterizada por espectroscopia RAMAN, análise diferencial de calorimetria (DSC) e os resultados obtidos indicaram o sucesso das reações. O produto da reação de polimerização da hemoglobina e albumina com o SSPEG foi verificado por SDS-PAGE e os resultados obtidos indicaram a formação com sucesso de polímeros de alta massa molecular. As partículas contendo hemoglobina polimerizada geradas com gelatina coriácea apresentaram diâmetro hidrodinâmico de 1370 nm, dispersividade de 0,029 e potencial zeta de -36,1 mV. As partículas contendo hemoglobina polimerizada geradas com gelatina óssea apresentaram diâmetro hidrodinâmico de 438 nm, dispersividade de 0,563 e potencial zeta de -24,5 mV. Os resultados obtidos sugerem a aplicabilidade da gelatina coriácea para a produção de partículas contendo hemoglobina polimerizada com possível aplicação como transportador de oxigênio.Blood transfusion is a therapeutic intervention that can save many lives. However, transfusion is also related to several possible adverse therapeutic events and logistic, economic and social concerns. Among the major therapeutic concerns are incompatibility (mainly of the ABO group system), pathogenic microorganisms\' transmission, immunomodulatory disturbances, hemolytic reactions, death risk increase that is proportional to the infused volume, among others. Several alternatives to blood transfusion are proposed in the scientific literature. Among them is the development of hemoglobin based oxygen carriers, commonly entitle blood substitutes. To this extent, the present work aimed to develop a synthetic route and to synthesize gelatin particles containing polymerized hemoglobin. To this purpose PEG bis(succinimidyl succinate) was synthesized, bovine hemoglobin was extracted and polymerized with glutaraldehyde or PEG and polyhemoglobin contained particles of gelatin from leather or bones were synthesized and characterized. PEG bis(succinimidyl succinate) synthesis was characterized by RAMAN spectroscopy and by differential scanning calorimetry (DSC) and the obtained results indicated the successful synthesis. The reaction product of the polymerization of hemoglobin or albumin with PEG was verified by SDS-PAGE and the results indicated the successful formation of high molecular mass polymers. The particles generated with leather gelatin and polyhemoglobin had a hydrodynamic diameter of 1370 nm, dispersity of 0.029 and zeta potential of -36.1 mV. Particles generated with bone gelatin and polyhemoglobin had hydrodynamic diameter of 438 nm, dispersity of 0.563 and zeta potential of -24.5 mV. The obtained results suggest the applicability of leather gelatin for the production of polyhemoglobin containing particles aiming to the development of a hemoglobin based oxygen carrier