p Os engenheiros do MIT inventaram um novo método de fabricação 3-D que pode gerar um novo tipo de partícula portadora de medicamento que pode permitir que múltiplas doses de um medicamento ou vacina sejam administradas durante um período de tempo prolongado com apenas uma injeção. p As novas micropartículas assemelham-se a minúsculas xícaras de café que podem ser enchidas com um medicamento ou vacina e, em seguida, seladas com uma tampa. As partículas são feitas de um biocompatível, Polímero aprovado pela FDA que pode ser projetado para degradar em momentos específicos, derramando o conteúdo do "copo".

p “Estamos muito entusiasmados com este trabalho porque, pela primeira vez, podemos criar uma biblioteca de minúsculos, partículas de vacina revestidas, cada um programado para ser liberado de forma precisa, tempo previsível, para que as pessoas pudessem receber uma única injeção que, na prática, já teria vários boosters integrados. Isso pode ter um impacto significativo sobre os pacientes em todos os lugares, especialmente no mundo em desenvolvimento, onde a adesão do paciente é particularmente pobre, "diz Robert Langer, o professor do David H. Koch Institute no MIT.

p Langer e Ana Jaklenec, um cientista pesquisador do Koch Institute for Integrative Cancer Research do MIT, são os autores seniores do artigo, que aparece online em Ciência em 14 de setembro. Os principais autores do artigo são o pós-doutorado Kevin McHugh e o ex-pós-doutorado Thanh D. Nguyen, agora é professor assistente de engenharia mecânica na Universidade de Connecticut.

p Copos selados

p O laboratório de Langer começou a trabalhar nas novas partículas de entrega de drogas como parte de um projeto financiado pela Fundação Bill e Melinda Gates, que buscava uma maneira de administrar várias doses de uma vacina durante um período de tempo especificado com apenas uma injeção. Isso pode permitir que bebês em países em desenvolvimento, que pode não ver um médico com muita frequência, para receber uma injeção após o nascimento que forneceria todas as vacinas de que precisariam durante o primeiro ou dois anos de vida.

p Langer já desenvolveu partículas de polímero com drogas incorporadas em toda a partícula, permitindo que eles sejam liberados gradualmente ao longo do tempo. Contudo, para este projeto, os pesquisadores queriam encontrar uma maneira de administrar pequenas doses de uma droga em intervalos de tempo específicos, para imitar a forma como uma série de vacinas seria administrada.

p Para atingir seu objetivo, eles se propuseram a desenvolver um copo de polímero selável feito de PLGA, um polímero biocompatível que já foi aprovado para uso em dispositivos médicos, como implantes, suturas, e dispositivos protéticos. PLGA também pode ser projetado para degradar em taxas diferentes, permitindo a fabricação de múltiplas partículas que liberam seus conteúdos em momentos diferentes.

p As técnicas convencionais de impressão 3-D se mostraram inadequadas para o material e tamanho que os pesquisadores queriam, então eles tiveram que inventar uma nova maneira de fabricar as xícaras, inspirando-se na fabricação de chips de computador.

p Usando fotolitografia, eles criaram moldes de silicone para as xícaras e as tampas. Matrizes grandes de cerca de 2, 000 moldes são colocados em uma lâmina de vidro, e esses moldes são usados ​​para dar forma aos copos PLGA (cubos com comprimento de borda de algumas centenas de mícrons) e tampas. Uma vez que a matriz de copos de polímero foi formada, os pesquisadores empregaram um modelo personalizado, sistema de distribuição automatizado para encher cada copo com um medicamento ou vacina. Depois que os copos estiverem cheios, as tampas são alinhadas e abaixadas em cada copo, e o sistema é aquecido ligeiramente até que o copo e a tampa se fundam, selando a droga dentro.

p "Cada camada é fabricada primeiro por conta própria, e então eles são montados juntos, "Jaklenec diz." Parte da novidade está realmente em como alinhamos e selamos as camadas. Ao fazer isso, desenvolvemos um novo método que pode criar estruturas que os métodos de impressão 3-D atuais não conseguem. Este novo método denominado SEAL (StampEd Montagem de Camadas de Polímero) pode ser usado com qualquer material termoplástico e permite a fabricação de microestruturas com geometrias complexas que podem ter amplas aplicações, incluindo entrega pulsátil de droga injetável, sensores de pH, e dispositivos microfluídicos 3-D. "

p Entrega de longo prazo

p O peso molecular do polímero PLGA e a estrutura da "estrutura" das moléculas do polímero determinam a rapidez com que as partículas se degradam após a injeção. A taxa de degradação determina quando o medicamento será liberado. Ao injetar muitas partículas que se degradam em taxas diferentes, os pesquisadores podem gerar uma forte explosão de drogas ou vacinas em pontos de tempo predeterminados. "No mundo em desenvolvimento, essa pode ser a diferença entre não ser vacinado e receber todas as vacinas de uma vez, "McHugh diz.

p Em ratos, os pesquisadores mostraram que as partículas são liberadas em rajadas agudas, sem vazamento anterior, às 9, 20, e 41 dias após a injeção. Eles então testaram partículas cheias de ovalbumina, uma proteína encontrada na clara do ovo que é comumente usada para estimular experimentalmente uma resposta imunológica. Usando uma combinação de partículas que liberaram ovalbumina em 9 e 41 dias após a injeção, eles descobriram que uma única injeção dessas partículas foi capaz de induzir uma forte resposta imunológica comparável à provocada por duas injeções convencionais com o dobro da dose.

p Os pesquisadores também projetaram partículas que podem se degradar e liberar centenas de dias após a injeção. Um desafio para o desenvolvimento de vacinas de longo prazo com base nessas partículas, os pesquisadores dizem, é garantir que a droga ou vacina encapsulada permaneça estável à temperatura corporal por um longo período antes de ser liberada. Eles agora estão testando essas partículas de entrega com uma variedade de medicamentos, incluindo vacinas existentes, como a vacina inativada da poliomielite, e novas vacinas ainda em desenvolvimento. Eles também estão trabalhando em estratégias para estabilizar as vacinas.

p "A técnica SEAL pode fornecer uma nova plataforma que pode criar quase todos os minúsculos, objeto preenchível com quase qualquer material, que poderia fornecer oportunidades sem precedentes na fabricação de medicamentos e outras áreas, "Langer diz. Essas partículas também podem ser úteis para a entrega de medicamentos que devem ser administrados regularmente, como injeções para alergia, para minimizar o número de injeções.