Com a ajuda de esponjas inseridas na corrente sanguínea para absorver o excesso de drogas, os médicos esperam evitar os perigosos efeitos colaterais dos agentes tóxicos da quimioterapia ou até mesmo administrar doses mais altas para repelir os tumores, como câncer de fígado, que não respondem a tratamentos mais benignos.

A "esponja da droga" é um polímero absorvente que reveste um cilindro impresso em 3D para caber precisamente em uma veia que carrega o sangue para fora do órgão-alvo - o fígado no câncer de fígado, por exemplo. Lá, iria absorver qualquer droga não absorvida pelo tumor, impedindo-o de alcançar e potencialmente envenenar outros órgãos.

Nos primeiros testes em porcos, o absorvedor de droga revestido com polímero assumiu, na média, 64 por cento de uma droga contra o câncer de fígado - o agente quimioterápico doxorrubicina - injetada rio acima.

"Os cirurgiões introduzem um fio na corrente sanguínea e colocam a esponja como um stent, e apenas deixe para a quantidade de tempo que você dá a quimioterapia, talvez algumas horas, "disse Nitash Balsara, professor de engenharia química e biomolecular na Universidade da Califórnia, Berkeley, e um cientista docente no Laboratório Nacional Lawrence Berkeley.

"Por ser um dispositivo temporário, há um limite inferior em termos de aprovação pelo FDA, "disse Steven Hetts, um radiologista intervencionista da UC San Francisco que primeiro abordou Balsara em busca de uma maneira de remover drogas da corrente sanguínea. "Eu acho que este tipo de quimofiltro é um dos caminhos mais curtos para os pacientes."

A maioria das drogas anticâncer são venenosas, portanto, os médicos seguem uma linha delicada ao administrar a quimioterapia. A dose deve ser suficiente para matar ou interromper o crescimento das células cancerosas, mas não alto o suficiente para danificar irreparavelmente os outros órgãos do paciente. Mesmo assim, a quimioterapia é normalmente acompanhada por grandes efeitos colaterais, incluindo náusea, vômito, diarreia e supressão do sistema imunológico, sem falar na perda de cabelo e nas úlceras.

"Estamos desenvolvendo isso em torno do câncer de fígado porque é uma grande ameaça à saúde pública - há dezenas de milhares de novos casos a cada ano - e já tratamos o câncer de fígado com quimioterapia intra-arterial, "Hetts disse." Mas se você pensar sobre isso, você pode usar esse tipo de abordagem para qualquer tumor ou qualquer doença que esteja confinada a um órgão, e você deseja absorver a droga pelo lado venoso antes que ela possa se distribuir e causar efeitos colaterais em outras partes do corpo. Em última análise, gostaríamos de usar essa tecnologia em outros órgãos para tratar tumores renais e cerebrais. "

Hetts, Balsara e seus colegas da UC Berkeley, UCSF e a Universidade da Carolina do Norte, Chapel Hill, publicará seus resultados online em 9 de janeiro na revista ACS Central Science , uma publicação de acesso aberto da American Chemical Society.

Tratamentos mais suaves

Hetts, o chefe da neurorradiologia intervencionista do UCSF Mission Bay Hospitals, trata os tumores do olho e do cérebro através da passagem de cateteres pela corrente sanguínea para fornecer drogas quimioterápicas diretamente ao local do tumor. Isso fornece a dose máxima para o tumor e a menor dose para o resto do corpo, minimizando os efeitos colaterais. É uma grande melhoria em relação à injeção de drogas quimioterápicas diretamente na corrente sanguínea, o que permite que as drogas cheguem e envenenem todas as partes do corpo e arrisca que o tumor sucumba antes do paciente. No entanto, normalmente, mais da metade da dose injetada no corpo escapa do órgão-alvo.

Vários anos atrás, ele começou a pensar em uma grande melhoria:filtrar o sangue que sai do órgão-alvo para remover o excesso de quimioterapia, de modo que muito menos da droga chegue ao corpo como um todo.

Balsara, um engenheiro químico especializado em polímeros iônicos para baterias e células de combustível, é uma das pessoas que Hetts abordou para encontrar um absorvedor adequado para colocar na corrente sanguínea. Em 2016, Chelea Chen, ex-colega de pós-doutorado da UC Berkeley e do Berkeley Lab, identificou um polímero iônico, não ao contrário dos polímeros usados ​​em células de combustível, que absorveu eficientemente a doxorrubicina,

"Um absorvedor é um conceito padrão de engenharia química, "Balsara disse." Absorventes são usados ​​no refino de petróleo para remover produtos químicos indesejados, como enxofre. Literalmente, tiramos o conceito do refino de petróleo e o aplicamos à quimioterapia. "

Esse polímero levou a equipe de Balsara a uma versão comercial do polímero absorvente que era mais fácil de obter em grandes quantidades, e o pós-doutorando de Berkeley, Hee Jeung Oh, passou mais de um ano aperfeiçoando uma maneira de aderir o polímero a um cilindro impresso em 3-D com suportes entrecruzados que poderiam ser colocados dentro da veia de uma pessoa.

"Encaixar o cilindro na veia é importante; se o encaixe for ruim, então, o sangue com a droga dissolvida fluirá pelo cilindro sem interagir com o absorvente, "Balsara disse. Reconhecendo a necessidade de personalizar o dispositivo para pacientes individuais, Balsara solicitou a ajuda de um colaborador de longa data, Joseph DeSimone, o CEO da Carbon, Inc., uma empresa de impressão 3D em Redwood City.

Nos experimentos relatados em ACS Central Science , Hetts implantou o dispositivo impresso em 3-D na veia de um porco e mediu quanto da doxorrubicina injetada a montante permanecia a jusante do absorvedor. Em um porco saudavel, cerca de 64 por cento da droga foi removida.

Eles estão atualmente no meio de experimentos para determinar a quantidade de droga absorvida quando o dispositivo é implementado na saída de um fígado de porco saudável, embora o verdadeiro teste seja em humanos, talvez em alguns anos, Hetts disse.

"Este é um primeiro nível de validação in vivo que sim, este dispositivo ligará a droga na corrente sanguínea, "disse ele." Mas testes extensivos em animais não são o próximo caminho; o próximo caminho é obter a aprovação condicional do FDA para fazer os primeiros estudos em humanos, porque é muito mais realista testá-los em pessoas com câncer do que continuar testando em porcos jovens que têm fígados saudáveis. "

Hetts diz que a técnica é superior a outro tratamento de câncer de fígado agora em teste, que requer grande cirurgia endovascular para bloquear completamente as saídas do fígado com balões e desviar o sangue que sai para uma máquina de diálise externa, onde a droga é removida e o sangue retorna ao corpo.

"Há muitas oportunidades para desenvolver dispositivos menos invasivos que irão ligar a droga de uma maneira mais suave, " ele disse.

As esponjas de drogas podem ser aplicadas a muitos tipos de tumores e drogas de quimioterapia, Hetts disse, e pode ser usado para absorver outras drogas perigosas, como antibióticos de alta potência que são tóxicos para os rins, mas necessários para matar um patógeno.

"Achamos que este é um conceito geralmente aplicável, " ele disse.