p Quando dispositivos médicos são implantados no corpo, o sistema imunológico frequentemente os ataca, produzindo tecido cicatricial ao redor do dispositivo. Este acúmulo de tecido, conhecido como fibrose, pode interferir no funcionamento do dispositivo. p Os pesquisadores do MIT agora descobriram uma nova maneira de prevenir a ocorrência de fibrose, incorporando uma droga imunossupressora cristalizada em dispositivos. Após a implantação, a droga é secretada lentamente para amortecer a resposta imunológica na área imediatamente ao redor do dispositivo.

p “Desenvolvemos uma formulação de medicamento cristalizada que pode atingir os principais atores envolvidos na rejeição do implante, suprimi-los localmente e permitir que o dispositivo funcione por mais de um ano, "diz Shady Farah, um pós-doutorado do MIT e do Boston Children's Hospital e co-primeiro autor do estudo, que logo está começando uma nova posição como professor assistente da Wolfson Faculty of Chemical Engineering e do Russell Berrie Nanotechnology Institute no Technion-Israel Institute of Technology.

p Os pesquisadores mostraram que esses cristais podem melhorar drasticamente o desempenho das células das ilhotas encapsuladas, que eles estão desenvolvendo como um possível tratamento para pacientes com diabetes tipo 1. Esses cristais também podem ser aplicados a uma variedade de outros dispositivos médicos implantáveis, como marca-passos, stents, ou sensores.

p O ex-pós-doutorado do MIT Joshua Doloff, agora professor assistente de Engenharia Biomédica e de Ciência de Materiais e membro do Centro de Engenharia de Tecido Translacional da Escola de Medicina da Universidade Johns Hopkins, também é o autor principal do artigo, que aparece na edição de 24 de junho de Materiais da Natureza . Daniel Anderson, professor associado do Departamento de Engenharia Química do MIT e membro do Instituto Koch de Pesquisa Integrativa do Câncer e do Instituto de Engenharia Médica e Ciência (IMES) do MIT, é o autor sênior do artigo.

p Droga cristalina

p O laboratório de Anderson é um dos muitos grupos de pesquisa que trabalham em maneiras de encapsular células de ilhotas e transplantá-las em pacientes diabéticos, na esperança de que tais células pudessem substituir as células pancreáticas não funcionantes dos pacientes e eliminar a necessidade de injeções diárias de insulina.

p A fibrose é um grande obstáculo a esta abordagem, porque o tecido cicatricial pode bloquear o acesso das células das ilhotas ao oxigênio e aos nutrientes. Em um estudo de 2017, Anderson e seus colegas mostraram que a administração sistêmica de uma droga que bloqueia os receptores celulares de uma proteína chamada CSF-1 pode prevenir a fibrose, suprimindo a resposta imunológica aos dispositivos implantados. Este medicamento tem como alvo as células imunológicas chamadas macrófagos, que são as células primárias responsáveis ​​por iniciar a inflamação que leva à fibrose.

p "Esse trabalho foi focado na identificação de alvos de drogas de próxima geração, ou seja, quais células e citocinas são essenciais para a resposta fibrótica, "diz Doloff, quem foi o autor principal desse estudo, que também envolveu Farah. Ele adiciona, "Depois de saber o que tínhamos de direcionar para bloquear a fibrose, e a triagem de candidatos a medicamentos necessários para fazê-lo, ainda tínhamos que encontrar uma maneira sofisticada de conseguir entrega local e liberação pelo maior tempo possível. "

p No novo estudo, os pesquisadores decidiram encontrar uma maneira de carregar a droga diretamente em um dispositivo implantável, para evitar dar aos pacientes medicamentos que suprimem todo o seu sistema imunológico.

p "Se você tem um pequeno dispositivo implantado em seu corpo, você não quer ter todo o seu corpo exposto a drogas que estão afetando o sistema imunológico, e é por isso que estamos interessados ​​em criar maneiras de liberar drogas do próprio dispositivo, "Anderson diz.

p Para conseguir isso, os pesquisadores decidiram tentar cristalizar os medicamentos e incorporá-los ao dispositivo. Isso permite que as moléculas da droga sejam muito compactadas, permitindo que o dispositivo de liberação de drogas seja miniaturizado. Outra vantagem é que os cristais demoram muito para se dissolver, permitindo a entrega de medicamentos a longo prazo. Nem toda droga pode ser facilmente cristalizada, mas os pesquisadores descobriram que o inibidor do receptor CSF-1 que estavam usando pode formar cristais e que eles podiam controlar o tamanho e a forma dos cristais, que determina quanto tempo leva para a droga se decompor uma vez no corpo.

p “Mostramos que os medicamentos eram liberados de forma muito lenta e controlada, "diz Farah." Pegamos esses cristais e os colocamos em diferentes tipos de dispositivos e mostramos que, com a ajuda deles, podemos permitir que o dispositivo médico seja protegido por um longo tempo, permitindo que o dispositivo continue funcionando. "

p Células de ilhotas encapsuladas

p Para testar se essas formulações cristalinas de drogas podem aumentar a eficácia das células das ilhotas encapsuladas, os pesquisadores incorporaram os cristais da droga em esferas de alginato de 0,5 mm de diâmetro, que eles usaram para encapsular as células. Quando essas esferas foram transplantadas para o abdômen ou sob a pele de camundongos diabéticos, eles permaneceram livres de fibrose por mais de um ano. Durante este tempo, os ratos não precisaram de nenhuma injeção de insulina, as the islet cells were able to control their blood sugar levels just as the pancreas normally would.

p "In the past three-plus years, our team has published seven papers in Natureza journals—this being the seventh—elucidating the mechanisms of biocompatibility, "diz Robert Langer, o David H. Koch Institute Professor no MIT e um autor do artigo. "These include an understanding of the key cells and receptors involved, optimal implant geometries and physical locations in the body, e agora, in this paper, specific molecules that can confer biocompatibility. Tomados em conjunto, we hope these papers will open the door to a new generation of biomedical implants to treat diabetes and other diseases."

p The researchers believe that it should be possible to create crystals that last longer than those they studied in these experiments, by altering the structure and composition of the drug crystals. Such formulations could also be used to prevent fibrosis of other types of implantable devices. Neste estudo, the researchers showed that crystalline drug could be incorporated into PDMS, a polymer frequently used for medical devices, and could also be used to coat components of a glucose sensor and an electrical muscle stimulation device, which include materials such as plastic and metal.

p "It wasn't just useful for our islet cell therapy, but could also be useful to help get a number of different devices to work long-term, " Anderson says. p 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.