Os cientistas estão interessados ​​em usar géis para distribuir medicamentos porque eles podem ser moldados em formas específicas e projetados para liberar sua carga útil ao longo de um período de tempo especificado. Contudo, as versões atuais nem sempre são práticas porque devem ser implantadas cirurgicamente.

Para ajudar a superar esse obstáculo, Os engenheiros químicos do MIT desenvolveram um novo tipo de hidrogel autocurante que poderia ser injetado por meio de uma seringa. Esses géis, que pode conter um ou dois medicamentos por vez, pode ser útil para o tratamento do câncer, degeneração macular, ou doença cardíaca, entre outras doenças, dizem os pesquisadores.

O novo gel consiste em uma rede de malha feita de dois componentes:nanopartículas feitas de polímeros entrelaçados em fios de outro polímero, como a celulose.

"Agora você tem um gel que pode mudar de forma quando você aplica estresse a ele, e então, importante, ele pode se recuperar quando você relaxa essas forças. Isso permite que você aperte através de uma seringa ou agulha e coloque-o no corpo sem cirurgia, "diz Mark Tibbitt, um pós-doutorado no Koch Institute for Integrative Cancer Research do MIT e um dos principais autores de um artigo que descreve o gel na Nature Communications em 19 de fevereiro.

O pós-doutorado do Koch Institute Eric Appel também é o principal autor do artigo, e o autor sênior do artigo é Robert Langer, o professor do David H. Koch Institute no MIT. Outros autores são pós-doutorado Matthew Webber, graduado Bradley Mattix, e pós-doutorado Omid Veiseh.

Cure-se

Os cientistas já construíram hidrogéis para usos biomédicos, formando ligações químicas irreversíveis entre os polímeros. Esses géis, usado para fazer lentes de contato gelatinosas, entre outras aplicações, são resistentes e resistentes, mas, uma vez formados, sua forma não pode ser alterada facilmente.

A equipe do MIT decidiu criar um gel que pudesse sobreviver a fortes forças mecânicas, conhecidas como forças de cisalhamento, e então reformar-se. Outros pesquisadores criaram esses géis através da engenharia de proteínas que se automontam em hidrogéis, mas esta abordagem requer processos bioquímicos complexos. A equipe do MIT queria projetar algo mais simples.

"Estamos trabalhando com materiais muito simples, "Tibbitt diz." Eles não requerem nenhuma funcionalização química avançada. "

A abordagem do MIT depende de uma combinação de dois componentes prontamente disponíveis. Um é um tipo de nanopartícula formada de copolímeros PEG-PLA, desenvolvido pela primeira vez no laboratório de Langer décadas atrás e agora comumente usado para embalar e entregar medicamentos. Para formar um hidrogel, os pesquisadores misturaram essas partículas com um polímero - neste caso, celulose.

Cada cadeia de polímero forma ligações fracas com muitas nanopartículas, produzindo uma rede fracamente tecida de polímeros e nanopartículas. Porque cada ponto de fixação é bastante fraco, as ligações se rompem sob estresse mecânico, como quando injetado através de uma seringa. Quando as forças de cisalhamento acabam, os polímeros e nanopartículas formam novos anexos com diferentes parceiros, curando o gel.

O uso de dois componentes para formar o gel também dá aos pesquisadores a oportunidade de administrar dois medicamentos diferentes ao mesmo tempo. As nanopartículas de PEG-PLA têm um núcleo interno que é ideal para transportar drogas hidrofóbicas de pequenas moléculas, que incluem muitos medicamentos de quimioterapia. Enquanto isso, os polímeros, que existem em uma solução aquosa, pode transportar moléculas hidrofílicas, como proteínas, incluindo anticorpos e fatores de crescimento.

Entrega de medicamento a longo prazo

Neste estudo, os pesquisadores mostraram que os géis sobreviveram à injeção sob a pele de camundongos e liberaram com sucesso duas drogas, um hidrofóbico e um hidrofílico, ao longo de vários dias.

Este tipo de gel oferece uma vantagem importante sobre a injeção de uma solução líquida de nanopartículas de distribuição de drogas:embora uma solução se disperse imediatamente por todo o corpo, o gel permanece no lugar após a injeção, permitindo que a droga seja direcionada a um tecido específico. Além disso, as propriedades de cada componente do gel podem ser ajustadas para que os medicamentos que eles carregam sejam liberados em taxas diferentes, permitindo que sejam adaptados para diferentes usos.

Os pesquisadores agora estão estudando o uso do gel para fornecer medicamentos anti-angiogênese para tratar a degeneração macular. Atualmente, os pacientes recebem esses medicamentos, que cortam o crescimento de vasos sanguíneos que interferem com a visão, como uma injeção no olho uma vez por mês. A equipe do MIT prevê que o novo gel possa ser programado para fornecer esses medicamentos ao longo de vários meses, reduzindo a frequência das injeções.

Outra aplicação potencial para os géis é a entrega de medicamentos, como fatores de crescimento, que pode ajudar a reparar o tecido cardíaco danificado após um ataque cardíaco. Os pesquisadores também estão buscando a possibilidade de usar este gel para fornecer medicamentos contra o câncer para matar células tumorais que ficam para trás após a cirurgia. Nesse caso, o gel seria carregado com uma substância química que atrai as células cancerosas para o gel, bem como uma droga de quimioterapia que os mataria. Isso pode ajudar a eliminar as células cancerosas residuais que costumam formar novos tumores após a cirurgia.

"A remoção do tumor deixa para trás uma cavidade que você pode preencher com nosso material, o que proporcionaria algum benefício terapêutico a longo prazo no recrutamento e eliminação dessas células, "Appel diz." Podemos adaptar os materiais para nos fornecer o perfil de liberação do medicamento que o torna mais eficaz no recrutamento de células. "

Esta história foi republicada por cortesia do MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), um site popular que cobre notícias sobre pesquisas do MIT, inovação e ensino.