Kirigami-inspirert stent for å forbedre legemiddeltilførsel for sykdommer som påvirker rørformede organer

Sykdommer som påvirker rørformede strukturer i kroppen, slik som mage -tarmsystemet (GI), vaskulatur og luftveier, presenterer en unik utfordring for å levere lokale behandlinger. Vertikalt orienterte organer, som spiserøret, og labyrintiske strukturer, som tarmen, er vanskelig å belegge med terapi, og i mange tilfeller, pasienter får i stedet foreskrevet systemiske legemidler som kan ha immunsuppressive effekter.

For å forbedre legemiddeltilførselen for sykdommer som påvirker rørformede organer, som eosinofil esophagitt og inflammatorisk tarmsykdom, et tverrfaglig team fra Brigham og Women's Hospital, Massachusetts General Hospital og Massachusetts Institute of Technology (MIT) designet en tøyelig stent basert på prinsippene for kirigami som er i stand til å støtte rask avsetning av legemiddeldepoter. Forskningen er beskrevet i Naturmaterialer .

Vi vet at injiserte legemidler som steroider kan bidra til å lindre visse GI -tilstander, men utfordringen er å levere dem i et segment av et rørformet organ som er flere centimeter i lengde. En av strategiene vi kom med var en dynamisk stent, som kan tøyes for å endre form og levere medikamenter periferisk og i lengderetningen for å dekke røret. "

Giovanni Traverso, MB, BChir, PhD, tilsvarende forfatter, gastroenterolog og biomedisinsk ingeniør, Brighams divisjon for gastroenterologi, Institutt for maskinteknikk ved MIT

For å designe det stoffavsettende stentsystemet, teamet så på prinsippene for kirigami, en japansk form for papirkunst som ligner på origami som inkluderer kutting av papir. Forskerne har tidligere vist at bukkende egenskaper til kirigami-baserte design kan brukes til å konstruere fottøysåler som genererer friksjon for å forhindre glid og fall. Kirigami-stenten har en slangeskinnlignende, sylindrisk design som utvides for å aktivere pop-out nåler, som styres av lufttrykk på en myk aktuator. Dette gir mulighet for perifer levering av terapeutiske midler til GI -kanalen, så vel som vaskulatur og luftveier. Stenten fjernes kort tid etter levering av den terapeutiske og er ikke implantert i kroppen. Den kan produseres i forskjellige størrelser, og legemiddeltilførsel kan kontrolleres ved å variere tykkelsen på kirigami -skallet, nålelengde og påført trykk.

Etter å ha forbedret mekanikken til kirigami -stenten, forskerne belagte designet med budesonid-ladede polymere mikropartikler for å støtte utvidet medisintilførsel, som deretter ble testet i esophagi av griser. Budesonid er et stoff som vanligvis brukes til å behandle en rekke gastrointestinale sykdommer. Kirigami-nålene ble stående i sin utpoppede konfigurasjon i to minutter før stenten ble fjernet. Da forskerne undersøkte dyrene på forskjellige tidspunkter (en, tre og syv dager etter at stoffet ble levert), de fant konsentrasjoner av det terapeutiske i dyrevevet til enhver tid, indikerer at leveringssystemet kan fremme vedvarende administrering av terapeutiske midler.

"Vår enkle tilnærming tillater oss å utvikle et medikamentfrigivende system som kan brukes på forskjellige lengdeskalaer og kan matches med størrelsen på et hvilket som helst rørformet organ, "sa førsteforfatter Sahab Babaee, PhD, en forsknings tilknyttet divisjon for gastroenterologi ved Brigham og en MIT -forsker.

Forskerne vil fortsette å foredle legemiddeltilførselssystemet i dyremodeller og arbeide for å utvikle det for bruk hos mennesker. De håper at systemet også kan distribueres i strukturer som luftrøret og iliacarterien, og dermed forbedre den målrettede, vedvarende levering av terapi for en rekke sykdommer.

"Visjonen her er å tenke på den langsiktige utgivelsen av stoffet, slik at en pasient en dag kunne motta lokal behandling og få behandling i flere uker, hvis ikke måneder eller år, "Traverso sa." Fjerner behovet for å rutinemessig ta foreskrevet medisin, som et steroid eller annet stoff, kan virkelig forandre pasientopplevelsen. "

• Kunstig intelligens for å forutsi TMB-H tykktarmskreft fra histopatologiske egenskaper
• Plantebasert diett ser ut til å gi beskyttelse mot hypertensjon og preeklampsi