Notícia

Polímero piezoelétrico implantável melhora a liberação controlada de medicamentos

Fonte

Universidade da Califórnia em Riverside

Data

segunda-feira, 24 maio 2021 06:50

Áreas

Entrega de Medicamentos. Medicina de Precisão.

Uma membrana 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. O novo sistema, desenvolvido por um grupo liderado por bioengenheiros da Universidade da Califórnia em Riverside, nos Estados Unidos, e publicado na revista científica ACS Applied Bio Materials, supera as maiores limitações da administração de medicamentos convencionais e alguns métodos de liberação controlada, e pode melhorar o tratamento do câncer e de outras doenças crônicas.

As desvantagens da administração de drogas convencionais incluem a administração repetida, biodistribuição inespecífica nos sistemas do corpo, a insustentabilidade de longo prazo das moléculas de drogas e alta citotoxicidade, representando um desafio para o tratamento eficiente de doenças crônicas que requerem diferentes dosagens de drogas ao longo do tempo para uma terapêutica ideal com eficácia. A maioria dos métodos de liberação controlada encapsula partículas de medicamento em recipientes biodegradáveis ​​em forma de bolha que se dissolvem ao longo do tempo para liberar o medicamento, tornando difícil administrar os medicamentos em momentos desejados. Outras soluções envolvem um dispositivo alimentado por bateria que não é biocompatível.

O Dr. Jin Nam, professor de bioengenharia na Faculdade de Engenharia da Universidade da Califórnia em Riverside, lidera um laboratório que trabalha com polímeros biocompatíveis para construir estruturas que ajudam as células-tronco a reparar tecidos e órgãos. Um desses polímeros, o poli (fluoreto de vinilideno-trifluoro-etileno) ou P (VDF-TrFE), pode produzir uma carga elétrica sob tensão mecânica. O Dr. Jin Nam percebeu que essa propriedade, conhecida como piezoeletricidade, tornava o polímero um candidato potencialmente viável para um sistema de liberação de drogas.

Sua equipe usou uma técnica chamada eletrofiação para produzir nanofibras de P (VDF-TrFE) em camadas finas. 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.

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 ligada eletrostaticamente no gel circundante. Os pesquisadores puderam ajustar a quantidade de liberação do medicamento variando a pressão aplicada e a duração.

“Este sistema de entrega de drogas baseado em nanofibras piezoelétricas permite a entrega localizada de moléculas de drogas sob demanda, o que seria útil para doenças ou condições que requerem a administração repetida de drogas em longo prazo, como tratamentos de câncer. A grande proporção de área por 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 droga convencional”, destacou o Dr. Jin Nam.

Em comparação com os sistemas tradicionais de entrega de drogas 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 de drogas do sistema piezoelétrico permite a administração precisa de moléculas de drogas, 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.

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

Acesse o resumo do artigo científico (em inglês).

Acesse a notícia completa na página da Universidade da Califórnia em Riverside (em inglês).

Fonte: Holly Ober, Universidade da Califórnia em Riverside. Imagem: Drogas para quimioterapia. Fonte: National Cancer Institute via Unsplash.

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