Stent inspirado em Kirigami para melhorar a administração de medicamentos para doenças que afetam os órgãos tubulares

Doenças que afetam as estruturas tubulares do corpo, como o sistema gastrointestinal (GI), vasculatura e vias aéreas, apresentam um desafio único para a entrega de tratamentos locais. Órgãos orientados verticalmente, como o esôfago, e estruturas labirínticas, como o intestino, são difíceis de revestir com terapêutica, e em muitos casos, os pacientes recebem, em vez disso, medicamentos sistêmicos que podem ter efeitos imunossupressores.

p Para melhorar a administração de medicamentos para doenças que afetam os órgãos tubulares, como esofagite eosinofílica e doença inflamatória intestinal, uma equipe multidisciplinar do Hospital Brigham and Women's, O Massachusetts General Hospital e o Massachusetts Institute of Technology (MIT) desenvolveram um stent extensível baseado nos princípios do kirigami que é capaz de suportar a rápida deposição de depósitos de drogas. A pesquisa é descrita em Materiais da Natureza .

p Sabemos que drogas injetáveis ​​como esteróides podem ajudar a aliviar certas condições gastrointestinais, mas o desafio é entregá-los em um segmento de um órgão tubular com vários centímetros de comprimento. Uma das estratégias que criamos foi um stent dinâmico, que pode ser esticado para mudar de forma e distribuir medicamentos circunferencialmente e longitudinalmente para cobrir o tubo. "

Giovanni Traverso, MB, BChir, PhD, autor correspondente, gastroenterologista e engenheiro biomédico, Divisão de Gastroenterologia de Brigham, Departamento de Engenharia Mecânica do MIT

p Para projetar o sistema de stent de depósito de drogas, a equipe olhou para os princípios do kirigami, uma forma japonesa de arte em papel semelhante ao origami que inclui o corte de papel. Os pesquisadores demonstraram anteriormente que as propriedades de flambagem de designs baseados em kirigami podem ser usadas para projetar solas de calçados que geram atrito para evitar escorregões e quedas. O stent kirigami tem uma pele de cobra, design cilíndrico que se expande para envolver as agulhas pop-out, que são controlados por pressão de ar aplicada a um atuador macio. Isso permite a entrega circunferencial de terapêuticas no trato GI, bem como a vasculatura e vias aéreas. O stent é removido logo após a entrega do medicamento e não é implantado no corpo. Pode ser fabricado em vários tamanhos, e a administração de drogas pode ser controlada variando a espessura da casca kirigami, comprimento da agulha e pressão aplicada.

p Depois de refinar a mecânica do stent kirigami, os pesquisadores revestiram o projeto com micropartículas poliméricas carregadas com budesonida para apoiar a administração prolongada de drogas, que foi então testado no esôfago de porcos. Budesonida é um medicamento comumente usado para tratar uma série de doenças gastrointestinais. As agulhas de kirigami foram deixadas em sua configuração aberta por dois minutos antes de o stent ser removido. Quando os pesquisadores examinaram os animais em momentos diferentes (um, três e sete dias após a entrega do medicamento), eles encontraram concentrações do agente terapêutico no tecido animal em todos os momentos, indicando que o sistema de entrega pode promover a administração sustentada de terapêuticas.

p "Nossa abordagem simples nos permite desenvolver um sistema de liberação de drogas que pode ser aplicado a várias escalas de comprimento e ser combinado com o tamanho de qualquer órgão tubular alvo, "disse o primeiro autor Sahab Babaee, PhD, pesquisador afiliado da Divisão de Gastroenterologia do Brigham e pesquisador do MIT.

p Os pesquisadores continuarão a refinar o sistema de entrega de drogas em modelos animais e trabalharão para desenvolvê-lo para uso em humanos. Eles esperam que o sistema também possa ser implantado em estruturas como a traqueia e a artéria ilíaca, melhorando assim o alvo, entrega sustentada de terapêuticas para uma variedade de doenças.

p “A visão aqui é pensar sobre a liberação de longo prazo da droga, para que um dia um paciente pudesse receber a entrega local de um tratamento e ter terapia por semanas, se não meses ou mesmo anos, "Traverso disse." Eliminando a necessidade de tomar rotineiramente um medicamento prescrito, como um esteróide ou outra droga, pode realmente transformar a experiência do paciente. "

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