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Os Stents inspirados pelo kirigami podiam entregar drogas aos órgãos tubulares

Inspirado pelo kirigami, pela arte japonesa de dobrar e de cortar o papel para criar estruturas tridimensionais, por coordenadores do MIT e por seus colaboradores projectaram um novo tipo de stent que poderia ser usado para entregar drogas ao aparelho gastrointestinal, às vias respiratórias, ou a outros órgãos tubulares no corpo.

Os stents são revestidos em uma camada lisa de plástico gravada com as “agulhas pequenas” essas estalam acima quando a câmara de ar é esticada, permitindo que as agulhas penetrem o tecido e entreguem uma carga útil de micropartícula decontenção. Aquelas drogas estão liberadas então durante um período prolongado de tempo depois que o stent é removido.

Este tipo da entrega localizada da droga poderia facilitá-lo tratar as doenças inflamatórios que afetam o intervalo do SOLDADO tal como a doença de entranhas inflamatório ou a esofagite eosinophilic, diz Giovanni Traverso, um professor adjunto do MIT da engenharia mecânica, um gastroenterologista em Brigham e em hospital das mulheres, e autor superior do estudo.

Esta tecnologia podia ser aplicada essencialmente em todo o órgão tubular. Ter a capacidade para entregar localmente drogas, em uma base rara, realmente maximiza a probabilidade da ajuda resolver as condições dos pacientes e poderia ser transformativo em como nós pensamos sobre o assistência ao paciente permitindo local, entrega prolongada da droga que segue um único tratamento.”

Giovanni Traverso, o autor superior do estudo

Sahab Babaee, um cientista da pesquisa do MIT, é o autor principal do papel, que aparece hoje em materiais da natureza.

Stents Stretchable

As doenças inflamatórios do intervalo do SOLDADO, tais como o IBD, são tratadas frequentemente com as drogas que umedecem a resposta imune do corpo. Estas drogas são injectadas geralmente, assim que podem ter efeitos secundários em outra parte no corpo. Traverso e seus colegas quiseram vir acima com uma maneira de entregar tais drogas directamente aos tecidos afetados, reduzindo a probabilidade dos efeitos secundários.

Os Stents poderiam oferecer uma maneira de entregar drogas a uma parcela visada do tracto digestivo, mas introduzir qualquer tipo do stent no intervalo do SOLDADO pode ser complicada porque o alimento digerido se está movendo continuamente através do intervalo. Para fazer esta possibilidade mais praticável, a equipe do MIT veio acima com a ideia de criar um stent que fosse introduzido temporariamente, o alojamento firme no tecido para entregar sua carga útil, e seja removida então facilmente.

O stent que projectaram tem dois elementos chaves -- uma câmara de ar macia, elástico feita da borracha silicone-baseada, e um revestimento plástico gravado com agulhas que estalam acima quando a câmara de ar for esticada. O projecto foi inspirado pelo kirigami, uma técnica que o laboratório de Traverso se usasse previamente para projectar um revestimento nonslip para solas da sapata. Outro usaram-no para criar as ataduras que colam mais firmemente aos joelhos e às outras junções.

“A novidade de nossa aproximação é que nós usamos ferramentas e conceitos dos mecânicos, combinados com o bioinspiration dos animais escamoso-descascados, para desenvolver uma classe nova de sistemas deliberação com a capacidade depositar depósitos da droga directamente em paredes luminais de órgãos tubulares para liberação prolongada,” Babaee diz. “Os stents do kirigami foram projectados para fornecer uma transformação reversível da forma: do plano, a 3D, às agulhas curvadas-para fora para o acoplamento do tecido, e então à forma lisa original para a remoção fácil e segura.”

Neste estudo, a equipe do MIT revestiu as agulhas plásticas com as micropartícula que podem levar drogas. Depois que o stent é introduzido endoscòpica, o endoscópio está usado para inflar um balão dentro da câmara de ar, fazendo com que a câmara de ar prolongue-se. Enquanto a câmara de ar estica, o movimento puxando faz com que as agulhas no plástico estalem acima e liberem sua carga.

“É um sistema dinâmico onde você tenha uma superfície plana, e você pode criar estas agulhas pequenas que estalam acima e movimentação no tecido para fazer a entrega da droga,” Traverso diz.

Para este estudo, os pesquisadores criaram agulhas do kirigami de diversos tamanhos e formas diferentes. Pela variação daquelas características, assim como pela espessura da folha plástica, os pesquisadores podem controlar como profundamente as agulhas penetram no tecido. “A vantagem de nosso sistema é que pode ser aplicada às várias escalas do comprimento a ser combinadas com o tamanho dos compartimentos tubulares do alvo do aparelho gastrointestinal ou de todos os órgãos tubulares,” Babaee diz.

Entrega da droga do SOLDADO

Os pesquisadores testaram os stents endoscòpica introduzindo os no esófago dos porcos. Uma vez que o stent era no lugar, os pesquisadores inflaram o balão dentro do stent, permitindo que as agulhas estalem acima. As agulhas, que penetraram sobre a metade um do milímetro no tecido, foram revestidas com as micropartícula que contêm uma droga chamada budesonide, um esteróide que fosse usado para tratar o IBD e a esofagite eosinophilic.

Uma vez que as partículas decontenção foram depositadas no tecido, os pesquisadores desinflaram o balão, aplainando para fora as agulhas assim que o stent poderia endoscòpica ser removido. Este processo tomou somente um par actas, e as micropartícula a seguir ficaram no tecido e liberaram gradualmente o budesonide para aproximadamente uma semana.

Segundo a composição das partículas, poderiam ser ajustados para liberar drogas durante um período mesmo mais longo de tempo, Traverso diz. Isto poderia facilitá-lo manter pacientes na programação correcta da droga, porque já não precisariam de tomar a droga eles mesmos, mas receberia periòdicamente sua medicina através da inserção provisória do stent. Igualmente evitaria os efeitos secundários que podem ocorrer com a administração sistemática da droga.

Os pesquisadores igualmente mostraram que poderiam entregar os stents em vasos sanguíneos e nas vias respiratórias. Estão trabalhando agora em entregar outros tipos de drogas e na escamação acima do processo de manufactura, com o objectivo eventualmente de testar os stents nos pacientes.

Source:
Journal reference:

Babaee, S., et al. (2021) Kirigami-inspired stents for sustained local delivery of therapeutics. Nature Materials. doi.org/10.1038/s41563-021-01031-1.