Uma microesfera portadora de drogas dentro de uma microcápsula contendo células pode ser a chave para o transplante de células de pâncreas de porco secretoras de insulina em pacientes humanos cujas próprias células foram destruídas pelo diabetes tipo I.

Em um novo estudo in vitro realizado por engenheiros da Universidade de Illinois, as células secretoras de insulina, chamadas ilhotas, mostrou maior viabilidade e função após passar 21 dias dentro de cápsulas minúsculas contendo cápsulas ainda mais minúsculas contendo um medicamento que torna as células mais resistentes à privação de oxigênio. Os resultados foram publicados na revista Entrega de medicamentos e pesquisa translacional .

Os pesquisadores têm explorado maneiras de transplantar ilhotas pancreáticas para tratar diabetes tipo I a longo prazo, eliminando a necessidade de monitoramento contínuo da glicose e injeções de insulina. Contudo, há uma série de desafios a essa abordagem.

"Primeiro, você precisa de ilhotas viáveis ​​que também sejam funcionais, para que secretem insulina quando expostos à glicose, "disse o professor de engenharia elétrica e de computação de Illinois, Kyekyoon" Kevin "Kim, o líder do novo estudo. As ilhotas de humanos são escassas, ele disse, mas o tecido suíno é abundante, e a insulina suína tem sido usada para tratar diabetes desde 1920.

Uma vez que as ilhotas são isoladas do tecido, o próximo grande desafio é mantê-los vivos e funcionando após o transplante.

Para evitar que as células transplantadas interajam com o sistema imunológico do receptor, eles são embalados em minúsculos, cápsulas semipermeáveis. O tamanho da cápsula e a porosidade são importantes para permitir que o oxigênio e os nutrientes cheguem às ilhotas, impedindo a entrada das células imunológicas.

"As primeiras semanas após o transplante são muito importantes porque essas ilhotas precisam de oxigênio e nutrientes, mas não tem vasos sanguíneos para fornecê-los, "disse Hyungsoo Choi, o co-líder do estudo e um cientista pesquisador sênior em engenharia elétrica e de computação em Illinois. "Mais criticamente, a falta de oxigênio é muito tóxica. Chama-se hipoxia, e isso vai destruir as ilhotas. "

Kim e Choi desenvolveram métodos de fabricação dessas microcápsulas para várias aplicações de engenharia e perceberam que poderiam usar as mesmas técnicas para fazer microcápsulas para aplicações biológicas, como entrega de drogas e transplantes de células. Seu método permite que eles usem materiais de alta viscosidade, para controlar com precisão o tamanho e a proporção das cápsulas, e para produzir microcápsulas de tamanho uniforme com alto rendimento.

"Para um paciente típico, você precisaria de cerca de 2 milhões de cápsulas. A produção com qualquer outro método que conhecemos não pode atender a essa demanda facilmente. Demonstramos que podemos produzir 2 milhões de cápsulas em cerca de 20 minutos, "Kim disse.

Com tal controle e alta capacidade de produção, os pesquisadores foram capazes de fazer microesferas minúsculas que são carregadas com uma droga que melhora a viabilidade celular e que funcionam em condições de hipóxia. As microesferas foram projetadas para fornecer uma liberação prolongada da droga ao longo de 21 dias. Os pesquisadores embalaram ilhotas de porco e as microesferas dentro de microcápsulas, e durante as três semanas seguintes comparou-os com ilhotas encapsuladas que não tinham as microesferas contendo a droga.

Após 21 dias, cerca de 71 por cento das ilhotas embaladas com as microesferas de liberação de drogas permaneceram viáveis, enquanto apenas cerca de 45 por cento das ilhotas encapsuladas por conta própria sobreviveram. As células com as microesferas também mantiveram sua capacidade de produzir insulina em resposta à glicose em um nível significativamente mais alto do que aquelas sem as microesferas.

Próximo, os pesquisadores esperam testar sua técnica de microesfera dentro de uma microcápsula em pequenos animais antes de fazer testes em animais maiores ou humanos.