p Imagine uma pequena cápsula, menor do que a ponta de uma agulha, que pode ser programado para liberar remédios em um local específico do corpo e é barato, fácil de fazer, e mais eficazes do que os produtos farmacêuticos tradicionais que conhecemos hoje. p Além disso, depois de entregar seu conteúdo médico, a cápsula desaparece porque é biodegradável e composta de elementos microscópicos que são absorvidos com segurança pela corrente sanguínea.

p Esse método de entrega de drogas inauguraria uma nova era de produtos farmacêuticos. Algumas das doenças mais devastadoras do mundo poderiam ser melhor tratadas com medicamentos que salvam vidas e são mais baratos, mais amplamente acessível, e têm melhor desempenho no corpo humano.

p Uma equipe de pesquisa da Virginia Tech está um passo mais perto de realizar essa visão de longo prazo. Os professores e alunos de engenharia biomédica, mecânica e engenharia mecânica passaram o ano passado testando a viabilidade de usar uma classe única de materiais projetados, juntamente com um gatilho surpreendente, para construir sistemas de distribuição de medicamentos mais inteligentes.

p Sua pesquisa, publicado em RSC Advances, descreve uma prova de conceito para o uso de ondas de ultrassom focadas para ativar polímeros com memória de forma. Mais recentemente, ganhando atenção por seu uso na concepção de dispositivos biocompatíveis, polímeros com memória de forma podem ser usados ​​para fornecer drogas dentro do corpo humano.

p Aarushi Bhargava, um Ph.D. de segundo ano estudante do programa de mecânica de engenharia da Virginia Tech e principal autor do estudo, descreveu a pesquisa como um primeiro passo importante no uso de polímeros com memória de forma para projetar e otimizar sistemas de entrega de drogas eficientes para uso humano.

p "Com a ajuda do ultrassom, esses sistemas podem entregar drogas de uma maneira controlada no local alvo desejado durante um período de tempo prolongado, algo que tem sido muito difícil de fazer no campo dos mecanismos de entrega de drogas, "disse Bhargava." Os polímeros com memória de forma nos dão uma vantagem porque são flexíveis, biodegradável, e com boa relação custo-benefício. Eles também são fáceis de fabricar. "

p Polímeros com memória de forma são uma classe de materiais inteligentes que têm a capacidade de retornar de uma forma deformada, forma temporária à sua forma permanente original quando submetida a um estímulo externo, como luz ou calor.

p Neste projeto, uma estrutura conceitual para projetar um recipiente de polímero com memória de forma é carregada com partículas de drogas em sua forma original, aquecido, e deformado em sua forma temporária. Esta forma temporária embala com eficácia as partículas do medicamento dentro de um minúsculo recipiente em forma de cápsula. Quando a cápsula atinge seu local desejado dentro do corpo, ele passa por uma recuperação de forma por meio da exposição ao ultrassom focalizado e libera as partículas carregadas da droga.

p Ondas de ultrassom focalizadas são aquelas com frequências superiores ao limite superior audível da audição humana. O uso desse gatilho incomum para ativar os polímeros com memória de forma é o que diferencia as descobertas da equipe de outras que fazem um trabalho semelhante no campo dos sistemas de distribuição de drogas.

p Os benefícios do uso de ondas de ultrassom focadas para ativar o recipiente de administração de droga de polímero com memória de forma, em vez de luz ou calor, inclua o flexível, natureza não invasiva do estímulo. Recipientes de polímero com memória de forma anteriores dependiam do calor natural do corpo para ativação e podem ser difíceis de controlar. Outros métodos não invasivos, como campos magnéticos ou exposição à luz, requerem partículas especiais para gerar uma resposta. Essas partículas adicionais podem comprometer a biodegradabilidade e biocompatibilidade dos polímeros com memória de forma.

p Shima Shahab, um professor assistente no Departamento de Engenharia Biomédica e Mecânica e conselheiro do corpo docente de Bhargava, foi coautor do estudo ao lado de Reza Mirzaeifar, professor assistente de engenharia mecânica; Jerry Stieg, um graduando em engenharia mecânica; e Kaiyuan Peng, um Ph.D. estudante do programa de engenharia mecânica, toda Virginia Tech.

p Shahab explicou que as descobertas do estudo abririam o caminho para o desenvolvimento de cápsulas de entrega de drogas mais eficientes no futuro, especialmente aqueles que podem ser ativados por ondas de ultrassom focalizadas.

p "Desenvolvemos uma importante estrutura experimental-computacional que pode ser usada para projetar vários recipientes de entrega de drogas ativadas por ultrassom, "disse Shahab." As estruturas neste estudo podem ser adaptadas especificamente para diferentes aplicações, dependendo do tamanho das partículas do medicamento, tempo alvo para a liberação das partículas, e o tamanho e a forma do recipiente. "

p Além de chamar a atenção na área de sistemas de distribuição de drogas, as descobertas ganharam recentemente o prêmio de Melhor Trabalho do Aluno na Conferência de 2017 sobre Materiais Inteligentes, Estruturas adaptativas, e sistemas inteligentes no Snowbird, Utah.

p Shahab e Mirzaeifar criaram o projeto original pela primeira vez em uma colaboração entre os laboratórios MInDS e MultiSMArt da Virginia Tech em agosto de 2016. Embora os métodos da equipe ainda estejam a anos de testes clínicos em humanos, eles estabeleceram uma base importante para pesquisas futuras.

p "O resultado do estudo nos leva um passo mais perto da introdução de uma nova geração eficiente de sistemas de entrega de drogas, "disse Mirzaeifar." Nossa pesquisa continuará a se concentrar neste objetivo. "