Kirigami-inspireret stent til forbedring af lægemiddeltilførsel til sygdomme, der påvirker rørformede organer

Sygdomme, der påvirker rørformede strukturer i kroppen, såsom mave -tarmsystemet (GI), vaskulatur og luftveje, udgør en unik udfordring for at levere lokale behandlinger. Vertikalt orienterede organer, såsom spiserøret, og labyrintiske strukturer, såsom tarmen, er svære at dække med terapi, og i mange tilfælde patienter får i stedet ordineret systemiske lægemidler, der kan have immunsuppressive virkninger.

For at forbedre levering af lægemidler til sygdomme, der påvirker rørformede organer, som eosinofil esophagitis og inflammatorisk tarmsygdom, et tværfagligt team fra Brigham og Women's Hospital, Massachusetts General Hospital og Massachusetts Institute of Technology (MIT) designet en strækbar stent baseret på principperne for kirigami, der er i stand til at understøtte hurtig aflejring af lægemiddeldepoter. Forskningen er beskrevet i Naturmaterialer .

Vi ved, at injicerede lægemidler som steroider kan hjælpe med at lindre visse GI -tilstande, men udfordringen er at levere dem i et segment af et rørformet organ, der er flere centimeter i længden. En af de strategier, vi kom med, var en dynamisk stent, som kan strækkes for at ændre form og levere lægemidler i omkredsen og i længderetningen for at dække røret. "

Giovanni Traverso, MB, BChir, Ph.d., Kontaktforfatter, gastroenterolog og biomedicinsk ingeniør, Brighams afdeling for gastroenterologi, Institut for Maskinteknik på MIT

For at designe det lægemiddelaflejrende stentsystem, holdet kiggede på principperne for kirigami, en japansk form for papirkunst svarende til origami, der inkluderer skærepapir. Forskerne har tidligere demonstreret, at kirigami-baserede designs bukkende egenskaber kan bruges til at konstruere fodtøjssål, der genererer friktion for at forhindre glid og fald. Kirigami-stenten har en slangeskindlignende, cylindrisk design, der udvides til at aktivere pop-out nåle, som styres af lufttryk påført på en blød aktuator. Dette giver mulighed for perifer afgift af terapeutika i mave -tarmkanalen, samt vaskulatur og luftveje. Stenten fjernes kort efter levering af den terapeutiske og implanteres ikke i kroppen. Det kan fremstilles i forskellige størrelser, og lægemiddeltilførsel kan kontrolleres ved at variere tykkelsen af ​​kirigami -skallen, nålelængde og påført tryk.

Efter at have forfinet mekanikken i kirigami -stenten, forskerne belagde designet med budesonid-ladede polymere mikropartikler for at understøtte forlænget lægemiddeltilførsel, som derefter blev testet i spiserøret hos grise. Budesonid er et lægemiddel, der almindeligvis bruges til at behandle en række gastrointestinale sygdomme. Kirigami-nålene blev efterladt i deres udspringede konfiguration i to minutter, før stenten blev fjernet. Da forskerne undersøgte dyrene på forskellige tidspunkter (et, tre og syv dage efter lægemidlets levering), de fandt koncentrationer af det terapeutiske i dyrevævet på alle tidspunkter, hvilket indikerer, at leveringssystemet kan fremme vedvarende administration af terapeutiske midler.

"Vores enkle tilgang giver os mulighed for at udvikle et lægemiddelfrigivende system, der kan anvendes på forskellige længdeskalaer og matches med størrelsen på ethvert målrørformet organ, "sagde første forfatter Sahab Babaee, Ph.d., en tilknyttet forsker i Division of Gastroenterology ved Brigham og en MIT -forsker.

Forskerne vil fortsætte med at forfine lægemiddelleveringssystemet i dyremodeller og arbejde hen imod at udvikle det til brug hos mennesker. De håber, at systemet også kan indsættes i strukturer som luftrøret og iliacarterien, derved forbedre det målrettede, vedvarende levering af terapi til en række sygdomme.

"Visionen her er at tænke på den langsigtede frigivelse af stoffet, så en patient en dag kunne modtage en lokal behandling og få behandling i uger, hvis ikke måneder eller endda år, "Traverso sagde." Fjerner behovet for rutinemæssigt at tage en ordineret medicin, som et steroid eller et andet lægemiddel, virkelig kan transformere patientoplevelsen. "

• Kunstig intelligens til at forudsige TMB-H kolorektal cancer fra histopatologiske egenskaber
• Plantebaseret kost ser ud til at tilbyde beskyttelse mod hypertension og præeklampsi