p A amembrana feita de fios de um polímero comumente usado em suturas vasculares pode ser carregada com drogas terapêuticas e implantada no corpo, onde forças mecânicas ativam o potencial elétrico do polímero e lentamente liberam as drogas. p O novo sistema, desenvolvido por um grupo liderado por bioengenheiros da UC Riverside e publicado em Biomateriais aplicados ACS , supera as maiores limitações da administração de medicamentos convencionais e alguns métodos de liberação controlada, e poderia melhorar o tratamento do câncer e de outras doenças crônicas.

p As desvantagens da administração de drogas convencionais incluem a administração repetida, biodistribuição inespecífica nos sistemas do corpo, a insustentabilidade a longo prazo das moléculas de drogas, e alta citotoxicidade, representando um desafio para o tratamento eficiente de doenças crônicas que requerem doses variáveis ​​de medicamentos ao longo do tempo para uma eficácia terapêutica ideal. A maioria dos métodos de liberação controlada encapsulam partículas de drogas biodegradáveis, recipientes em forma de bolha que se dissolvem com o tempo para liberar a droga, dificultando a entrega de medicamentos dentro do cronograma. Outros envolvem um dispositivo alimentado por bateria que não é biocompatível.

p Jin Nam, um professor associado de bioengenharia na Faculdade de Engenharia de Marlan e Rosemary Bourns da UC Riverside, dirige um laboratório que trabalha com polímeros biocompatíveis para construir estruturas conhecidas como andaimes que ajudam as células-tronco a reparar tecidos e órgãos. Um desses polímeros, poli (fluoreto de vinilideno-trifluoro-etileno), ou P (VDF-TrFE), pode produzir uma carga elétrica sob estresse mecânico. Nam percebeu esta propriedade, conhecido como piezoeletricidade, tornou o polímero um candidato potencialmente viável para um sistema de liberação de drogas.

p Sua equipe usou uma técnica chamada eletrospinning para produzir nanofibras P (VDF-TrFE) em camadas em um tapete fino. Estruturar o material em nanoescala por eletrofiação otimizou a sensibilidade das nanofibras resultantes, de modo que o sistema de distribuição de drogas respondesse a magnitudes de força fisiologicamente seguras enquanto permanecia insensível às atividades diárias. A grande área de superfície das nanofibras permitiu-lhes adsorver uma quantidade relativamente grande de moléculas de drogas.

p Depois de embutir o filme em um hidrogel que imita o tecido vivo, uma série de testes usando ondas de choque terapêuticas gerou carga elétrica suficiente para liberar uma molécula modelo de droga eletrostaticamente ligada ao gel circundante. Os pesquisadores puderam ajustar a quantidade de liberação do medicamento variando a pressão aplicada e a duração.

p "Este sistema de entrega de drogas baseado em nanofibras piezoelétricas permite a entrega localizada de moléculas de drogas sob demanda, que seria útil para doenças ou condições que exigem longo prazo, administração repetida de medicamentos, como tratamentos de câncer, "Disse Nam." A grande proporção entre a área de superfície e o volume da estrutura nanofibrosa permite uma maior carga de droga, levando a uma única injeção ou implantação que dura mais do que a entrega de drogas convencionais. "

p Em comparação com os sistemas de entrega de drogas tradicionais com base na degradação ou liberação de difusão que normalmente mostram uma liberação inicial de explosão seguida por diferentes taxas de liberação, o perfil linear de liberação do fármaco do sistema baseado em piezoelétrico permite a administração precisa das moléculas do fármaco, independentemente da duração da implantação. Testes repetidos de liberação de medicamento sob demanda mostraram uma quantidade semelhante de liberação de medicamento por ativação, confirmando o controle robusto da taxa de liberação.

p A sensibilidade da cinética de liberação da droga pode ser ajustada controlando o tamanho da nanofibra para uma faixa que é ativada por ondas de choque terapêuticas, frequentemente usado para tratamento de dor musculoesquelética com um dispositivo portátil. Menor, tamanhos de nanofibras mais sensíveis podem ser utilizados para implantação em tecidos profundos, como perto de um osso sob os músculos, enquanto nanofibras maiores, menos sensíveis, podem ser utilizadas em aplicações subcutâneas para evitar a falsa ativação por impacto acidental.