Cerca de metade de todos os medicamentos para doenças crônicas não são tomados conforme prescrito, custando ao sistema de saúde dos EUA mais de US $ 100 bilhões em internações hospitalares evitáveis ​​a cada ano.

Esse descumprimento é ainda mais significativo no mundo em desenvolvimento, onde os orçamentos de saúde são cronicamente sobrecarregados e os pacientes tratados de doenças como a malária devem tomar vários medicamentos com regimes de dosagem complexos.

Para ajudar a garantir que os pacientes recebam seu curso completo de tratamento, pesquisadores do MIT e Brigham and Women's Hospital desenvolveram um novo conjunto de materiais de entrega de drogas, que pode permanecer no estômago por até nove dias, liberando lentamente a dosagem da medicação.

Os materiais, que os pesquisadores descrevem em um artigo publicado hoje na revista Nature Communications , são conhecidos como hidrogéis resistentes acionáveis ​​(TTH), de acordo com Robert Langer, o David H. Koch Institute Professor do MIT e membro do Koch Institute for Integrative Cancer Research do MIT.

"Um dos maiores problemas na área de saúde é o descumprimento, pessoas simplesmente não tomam seus medicamentos, "diz Langer, quem é um dos co-autores seniores do artigo. "Temos trabalhado com a Fundação Bill e Melinda Gates para desenvolver cápsulas ultra-duráveis, que pode durar todo o curso de um tratamento, ou pode ser tomado uma vez por semana ou uma vez por mês, dependendo do dispositivo. "

Desenvolver uma cápsula que não atravessa rapidamente o corpo, mas, em vez disso, pode residir no trato gastrointestinal (GI) por longos períodos de tempo, não é uma tarefa fácil, uma vez que qualquer material deve ser capaz de suportar as consideráveis ​​forças de compressão do estômago.

Qualquer dispositivo também deve ser pequeno o suficiente para ser engolido confortavelmente, mas grande o suficiente para evitar ser passado para fora do estômago e para os intestinos através de uma região conhecida como piloro, diz Giovanni Traverso, um afiliado de pesquisa do Instituto Koch, gastroenterologista e engenheira biomédica do Brigham and Women's Hospital, e o co-autor sênior do artigo.

O que mais, deve ser possível fazer com que o dispositivo se autodestrua, no caso de uma reação alérgica a, ou efeitos colaterais indesejáveis ​​de, o gel ou o medicamento a ser administrado.

Para este fim, os pesquisadores começaram a investigar o uso de hidrogéis, géis de polímero com alto teor de água, dando-lhes a capacidade de inchar quando hidratados.

As cápsulas feitas de hidrogel em estado desidratado podem ser engolidas pelo paciente; eles então inchariam ao entrar no estômago, para evitar que passem pelo piloro.

Contudo, hidrogéis, que são normalmente formados a partir de uma única rede de cadeias de polímero reticuladas, tendem a ser bastante macios, e eles não têm resistência para resistir às forças de compressão.

Então, os pesquisadores usaram duas redes de polímero entrelaçadas, para construir um mais forte, material mais resistente. “São duas redes. Uma é composta de alginato, um material derivado de algas marinhas, e o outro é poliacrilamida, um polímero amplamente utilizado, "Traverso diz.

Há dois tipos de ligação química entre as ligações cruzadas dentro dessas redes entrelaçadas, que pode ser dissolvido sob demanda usando compostos desencadeadores biocompatíveis.

A rede de poliacrilamida é reticulada com ligações dissulfeto, que pode ser dissolvido usando o antioxidante glutationa. A rede de alginato, em contraste, é reticulado com ligações iônicas, que pode ser dissolvido com um produto químico conhecido como EDTA (ácido etilenodiaminotetracético), que é usado como conservante em alguns alimentos e como um tratamento para intoxicação por mercúrio e chumbo.

Desta maneira, se o dispositivo de cápsula precisar ser removido do estômago com pressa, o paciente pode simplesmente engolir os compostos antídotos, fazendo com que o material se separe e permitindo que ele passe com segurança pelo corpo.

Quando os pesquisadores testaram a resistência mecânica dos materiais, eles descobriram que eram robustos o suficiente para resistir à fratura, mesmo sob a pressão de uma lâmina de barbear.

Eles então testaram dispositivos construídos com materiais em grandes modelos animais, onde descobriram que eram capazes de resistir às forças dentro do estômago por mais de sete dias, de acordo com o principal autor do artigo Jinyao Liu, um pós-doutorado no MIT.

Finalmente, eles testaram o potencial do dispositivo como um sistema de entrega de drogas, carregando-o com o antimalárico lumefantrina. Eles escolheram esta droga porque a não adesão à medicação é um problema particular no tratamento de casos de malária no mundo em desenvolvimento.

Eles descobriram que o dispositivo era capaz de liberar a lumefantrina de maneira controlada, ao longo de um período de dias.

Os pesquisadores agora planejam realizar mais trabalhos sobre a taxa de liberação do medicamento das cápsulas, e para investigar outras aplicações para os materiais, como na intervenção para perda de peso e engenharia de tecidos.