Notícia

Micropartículas podem ser usadas para fornecer vacinas ‘autorreforçadas’

Com partículas que liberam suas cargas em momentos diferentes, uma injeção pode fornecer várias doses de vacina

Second Bay Studios com edição de MIT News

Fonte

MIT | Instituto de Tecnologia de Massachusetts

Data

terça-feira, 19 julho 2022 06:45

Áreas

Bioquímica. Doenças Infecciosas. Entrega de Medicamentos. Imunologia. Indústria Farmacêutica. Nanotecnologia. Química Medicinal. Saúde Pública. Vacinas.

A maioria das vacinas, do sarampo à COVID-19, requer uma série de múltiplas injeções antes que o destinatário seja considerado totalmente vacinado. Para facilitar esse processo de vacinação, pesquisadores do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT) desenvolveram micropartículas que podem ser ajustadas para entregar sua carga útil em diferentes momentos, que podem ser usadas para criar vacinas ‘autorreforçadas”.

Em um novo estudo, os pesquisadores descreveram como essas partículas se degradam ao longo do tempo e como elas podem ser ajustadas para liberar seu conteúdo em diferentes momentos. O estudo também oferece insights sobre como o conteúdo pode ser protegido de perder sua estabilidade enquanto espera para ser lançado.

Usando essas partículas, os pesquisadores poderiam projetar vacinas que precisariam ser administradas apenas uma vez e, em seguida, se ‘autorreforçarem’ em um instante específico no futuro. As partículas podem permanecer sob a pele até que a vacina seja liberada e, em seguida, podem ser bioabsorvidas. Esse tipo de entrega de vacina pode ser particularmente útil para administrar vacinas infantis em regiões onde as pessoas não têm acesso frequente a cuidados médicos, destacaram os pesquisadores.

“Esta é uma plataforma que pode ser amplamente aplicável a todos os tipos de vacinas, incluindo vacinas baseadas em proteínas recombinantes, vacinas baseadas em DNA e até vacinas baseadas em RNA”, disse a Dra. Ana Jaklenec, pesquisadora do Koch Institute for Integrative Cancer Research do MIT. “Compreender o processo de como as vacinas são lançadas, que é o que descrevemos neste artigo, nos permitiu trabalhar em formulações que abordam parte da instabilidade que pode ser induzida ao longo do tempo”.

Essa abordagem também pode ser usada para fornecer uma série de outras terapêuticas, incluindo medicamentos contra o câncer, terapia hormonal e medicamentos biológicos, disseram os pesquisadores.

O estudo foi publicado na revista científica Science Advances.

A Dra. Ana Jaklenec e o Dr. Robert Langer são os autores seniores do estudo, enquanto o Dr. Morteza Sarmadi, pesquisador que concluiu recentemente o doutorado no MIT, é o autor principal do artigo.

Liberação escalonada da droga

Os pesquisadores descreveram pela primeira vez sua nova técnica de microfabricação para fazer essas micropartículas ‘ocas’ em um artigo publicado na revista Science em 2017. As partículas são feitas de PLGA, um polímero biocompatível que já foi aprovado para uso em dispositivos médicos como implantes, suturas e próteses.

Para criar as partículas, os pesquisadores criam matrizes de moldes de silicone que são usados ​​para moldar os ‘copos’ e as ‘tampas’ de PLGA. Uma vez que o conjunto de ‘copos ‘ de polímero foi formado, os pesquisadores empregaram um sistema de distribuição automatizado e personalizado para encher cada copo com um medicamento ou vacina. Depois que os copos são preenchidos, as tampas são alinhadas e encaixadas em cada copo, e o sistema é aquecido levemente até que o copo e a tampa se fundam, selando o medicamento em seu interior.

Essa técnica, chamada SEAL (StampEd Assembly of Polymer Layers), pode ser usada para produzir partículas de qualquer formato ou tamanho. Em um artigo publicado recentemente na revista Small Methods, pesquisadores publicaram uma nova versão da técnica que permite a fabricação simplificada e em larga escala das partículas.

No último estudo publicado na Science Advances, os pesquisadores queriam saber mais sobre como as partículas se degradam ao longo do tempo, o que faz com que as partículas liberem seu conteúdo e se é possível aumentar a estabilidade dos medicamentos ou vacinas transportados dentro das partículas.

“Queríamos entender mecanicamente o que está acontecendo e como essa informação pode ser usada para ajudar a estabilizar medicamentos e vacinas e otimizar sua cinética”, disse a professora Jaklenec.

Seus estudos do mecanismo de liberação revelaram que os polímeros de PLGA que compõem as partículas são gradualmente clivados pela água e, quando uma quantidade suficiente desses polímeros se decompõe, a tampa se torna muito porosa. Logo após esses poros aparecerem, a tampa se rompe, ‘derramando’ o conteúdo.

“Percebemos que a formação repentina de poros antes do instante de liberação é a chave que leva a essa liberação pulsátil. Não vemos poros por um longo período de tempo e, de repente, vemos um aumento significativo na porosidade do sistema”, explicou o Dr. Sarmadi.

Os pesquisadores então começaram a analisar como uma variedade de parâmetros de design, incluindo o tamanho e a forma das partículas e a composição dos polímeros usados ​​para produzi-las, afetam o tempo de liberação da droga.

Para sua surpresa, os pesquisadores descobriram que o tamanho e a forma das partículas tinham pouco efeito na cinética de liberação da droga. Isso diferencia as partículas da maioria dos outros tipos de partículas de entrega de drogas, cujo tamanho desempenha um papel significativo no tempo de liberação da droga. Em vez disso, as partículas de PLGA liberam sua carga útil em momentos diferentes com base nas diferenças na composição do polímero e nos grupos químicos ligados às extremidades dos polímeros.

“Se você deseja que a partícula seja liberada após seis meses para uma determinada aplicação, usamos o polímero correspondente, ou se queremos que ela seja liberada após dois dias, usamos outro polímero. Uma ampla gama de aplicações pode se beneficiar dessa observação”, concluiu o Dr. Morteza Sarmadi.

Acesse o artigo científico completo (em inglês).

Acesse a notícia completa na página do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (em inglês).

Fonte:  MIT News Office. Imagem: Second Bay Studios com edição de MIT News.

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