Notícia

Novo design pode evitar acúmulo de tecido cicatricial ao redor de implantes médicos para liberação de fármacos

Divulgação, MIT

Fonte

MIT | Instituto de Tecnologia de Massachusetts

Data

terça-feira, 9 agosto 2022 06:30

Áreas

Bioeletrônica. Biologia. Biomecânica. Ciência dos Materiais. Endocrinologia. Engenharia Biológica. Engenharia Biomédica. Medicina. Metabolismo. Sistemas de Controle.

Dispositivos implantáveis ​​que liberam insulina no corpo são promissores como uma forma alternativa de tratar o diabetes sem injeções de insulina ou inserções de cânulas. No entanto, um obstáculo que impediu seu uso até agora é que o sistema imunológico reage após o implante, formando uma espessa camada de tecido cicatricial que bloqueia a liberação de insulina.

Esse fenômeno, conhecido como resposta a corpo estranho, também pode interferir em muitos outros tipos de dispositivos médicos implantáveis. No entanto, uma equipe de engenheiros e colaboradores do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT), nos Estados Unidos, concebeu uma maneira de superar essa resposta. Em um estudo com camundongos, eles mostraram que, quando incorporaram a atuação mecânica em um dispositivo macio que pode ser inflado e desinflado, o dispositivo permaneceu funcional por muito mais tempo do que um implante típico de liberação de drogas.

O dispositivo é inflado e desinflado repetidamente por cinco minutos a cada 12 horas, e essa deflexão mecânica impede que as células imunológicas se acumulem ao redor do dispositivo, descobriram os pesquisadores. “Estamos usando esse tipo de movimento para prolongar a vida útil e a eficácia desses reservatórios implantados que podem fornecer medicamentos como a insulina, e achamos que essa plataforma pode ser estendida além dessa aplicação”, disse a Dra. Ellen Roche, professora de Engenharia Mecânica e membro do Instituto de Engenharia e Ciências Médicas do MIT.

Entre outras aplicações possíveis, os pesquisadores agora planejam estudar se podem usar o dispositivo para fornecer células das ilhotas pancreáticas que poderiam atuar como um ‘pâncreas bioartificial’ para ajudar a tratar o diabetes.

A Dra. Ellen Roche é a coautora sênior do estudo, junto com a Dra. Eimear Dolan, ex-pesquisadora de pós-doutorado em seu laboratório e que agora é membro do corpo docente da Universidade Nacional da Irlanda em Galway (NUI Galway). O Dr. Garry Duffy, também professor da NUI Galway, foi um colaborador chave no trabalho, publicado na revista científica Nature Communications. O Dr. William Whyte e o Dr. Debkalpa Goswamis, pós-doutorandos do MIT, e a pesquisadora visitante Dra. Sophie Wang, são os principais autores do artigo.

Modulando células imunes

A maioria dos pacientes com diabetes tipo 1 e alguns com diabetes tipo 2 precisam injetar insulina diariamente. Alguns pacientes usam bombas de insulina vestíveis que são presas à pele e fornecem insulina através de uma cânula inserida sob a pele, ou adesivos que podem fornecer insulina.

Por muitos anos, os cientistas vêm trabalhando em dispositivos de liberação de insulina que possam ser implantados sob a pele. No entanto, as superfícies fibrosas que se formariam ao redor desses dispositivos poderiam levar à falha do dispositivo em semanas ou meses.

Os pesquisadores tentaram muitas abordagens para evitar a formação desse tipo de tecido cicatricial, incluindo a administração local de imunossupressores. A equipe do MIT adotou uma abordagem diferente que não requer nenhum medicamento – em vez disso, seu implante inclui um dispositivo robótico macio acionado mecanicamente que pode ser inflado e desinflado. Em um estudo de 2019, a Dra. Ellen Roche e seus colegas mostraram que esse tipo de oscilação pode modular como as células imunes próximas respondem a um dispositivo implantado.

No novo estudo, os pesquisadores queriam ver se esse efeito imunomodulador poderia ajudar a melhorar a entrega de medicamentos. Eles construíram um dispositivo de duas câmaras feito de poliuretano, um plástico que tem elasticidade semelhante à matriz extracelular que envolve os tecidos. Uma das câmaras atua como um reservatório de droga e a outra atua como um atuador macio e inflável. Usando um controlador externo, os pesquisadores podem estimular o atuador a inflar e desinflar em um horário específico. Para este estudo, eles realizaram a atuação a cada 12 horas, por cinco minutos de cada vez.

Essa atuação mecânica afasta as células imunes chamadas neutrófilos, as células que iniciam o processo que leva à formação do tecido cicatricial. Quando os pesquisadores implantaram esses dispositivos em camundongos, eles descobriram que demorou muito mais tempo para o tecido cicatricial se desenvolver ao redor dos dispositivos. O tecido cicatricial acabou se formando, mas sua estrutura era incomum: em vez das fibras de colágeno emaranhadas que se acumulavam em torno dos dispositivos estáticos, as fibras de colágeno que cercavam os dispositivos acionados mecanicamente estavam mais alinhadas, o que os pesquisadores acreditam que pode ajudar as moléculas da droga a passar pelo tecido.

“Em curto prazo, vemos que há menos neutrófilos ao redor do dispositivo no tecido e, em longo prazo, vemos que existem diferenças na arquitetura do colágeno, o que pode estar relacionado ao motivo pelo qual temos uma melhor entrega de medicamentos ao longo do período de oito semanas”, concluiu a Dra. Sophie Wang.

Acesse o artigo científico completo (em inglês).

Acesse a notícia completa na página do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (em inglês).

Fonte: Anne Trafton, MIT News Office. Imagem: com uma nova abordagem, tecido cicatricial, que geralmente se desenvolve ao redor dos implantes médicos, tem uma arquitetura mais alinhada, o que permite que os medicamentos passem mais facilmente. Fonte: Divulgação, MIT.

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