Adesivo de administração de medicamentos pode ajudar a curar o coração após um ataque cardíaco

Os engenheiros do MIT desenvolveram um adesivo flexível para administração de medicamentos que pode ser colocado no coração após um ataque cardíaco para ajudar a promover a cura e a regeneração do tecido cardíaco.

O novo adesivo foi projetado para transportar vários medicamentos diferentes que podem ser liberados em horários diferentes, em horários pré-programados. Num estudo com ratos, os investigadores mostraram que este tratamento reduziu a quantidade de tecido cardíaco danificado em 50% e melhorou significativamente a função cardíaca.

Se aprovado para uso em humanos, este tipo de adesivo poderá ajudar as vítimas de ataques cardíacos a recuperar mais da sua função cardíaca do que é agora possível, dizem os investigadores.

“Quando alguém sofre um ataque cardíaco grave, o tecido cardíaco danificado não se regenera de forma eficaz, levando a uma perda permanente da função cardíaca. O tecido que foi danificado não se recupera”, diz Ana Jaklenec, investigadora principal do Instituto Koch de Pesquisa Integrativa do Câncer do MIT. “Nosso objetivo é restaurar essa função e ajudar as pessoas a recuperarem um coração mais forte e resistente após um infarto do miocárdio”.

Jaklenec e Robert Langer, professor do Instituto David H. Koch no MIT e membro do Instituto Koch, são os autores seniores do novo estudo, que aparece em Biomateriais Celulares. A ex-pós-doutora do MIT, Erika Wang, é a autora principal do artigo.

Entrega programada de medicamentos

Após um ataque cardíaco, muitos pacientes acabam sendo submetidos a uma cirurgia de ponte de safena, que melhora o fluxo sanguíneo para o coração, mas não repara o tecido cardíaco danificado. No novo estudo, a equipe do MIT queria criar um adesivo que pudesse ser aplicado no coração ao mesmo tempo em que a cirurgia era realizada.

Eles esperavam que esse adesivo pudesse fornecer medicamentos por um longo período de tempo para promover a cicatrização dos tecidos. Muitas doenças, incluindo problemas cardíacos, requerem tratamento específico para cada fase, mas a maioria dos sistemas libera medicamentos de uma só vez. O parto cronometrado sincroniza melhor a terapia com a recuperação.

“Queríamos ver se é possível realizar uma intervenção terapêutica orquestrada com precisão para ajudar a curar o coração, mesmo no local da lesão, enquanto o cirurgião já está a realizar uma cirurgia de coração aberto”, diz Jaklenec.

Para conseguir isso, os pesquisadores decidiram adaptar micropartículas de administração de medicamentos que haviam desenvolvido anteriormente, que consistem em cápsulas semelhantes a pequenas xícaras de café com tampa. Essas cápsulas são feitas de um polímero chamado PLGA e podem ser seladas com um medicamento em seu interior.

Ao alterar o peso molecular dos polímeros utilizados para formar as tampas, os investigadores podem controlar a rapidez com que se degradam, o que lhes permite programar as partículas para libertarem o seu conteúdo em momentos específicos. Para esta aplicação, os pesquisadores projetaram partículas que se decompõem durante os dias 1–3, dias 7–9 e dias 12–14 após a implantação.

Isto permitiu-lhes conceber um regime de três medicamentos que promovem a cura do coração de diferentes maneiras. O primeiro conjunto de partículas libera neuregulina-1, um fator de crescimento que ajuda a prevenir a morte celular.

No momento seguinte, as partículas liberam VEGF, um fator de crescimento que promove a formação de vasos sanguíneos ao redor do coração. O último lote de partículas libera um medicamento de pequena molécula chamado GW788388, que inibe a formação de tecido cicatricial que pode ocorrer após um ataque cardíaco.

“Quando o tecido se regenera, ele segue uma série de etapas cuidadosamente cronometradas”, diz Jaklenec. “O Dr. Wang criou um sistema que fornece componentes-chave no momento certo, na sequência que o corpo usa naturalmente para se curar.”

Os pesquisadores incorporaram fileiras dessas partículas em finas folhas de um hidrogel resistente, mas flexível, semelhante a uma lente de contato. Este hidrogel é feito de alginato e PEGDA, dois polímeros biocompatíveis que eventualmente se decompõem no corpo. Para este estudo, os pesquisadores criaram manchas compactas e em miniatura com apenas alguns milímetros de diâmetro.

“Encapsulamos matrizes dessas partículas em um adesivo de hidrogel e então podemos implantar cirurgicamente esse adesivo no coração. Dessa forma, estamos realmente programando o tratamento nesse material”, diz Wang.

Melhor função cardíaca

Depois de criarem esses adesivos, os pesquisadores os testaram em esferas de tecido cardíaco que incluíam cardiomiócitos gerados a partir de células-tronco pluripotentes induzidas. Essas esferas também incluíam células endoteliais e fibroblastos cardíacos ventriculares humanos, que também são componentes importantes do coração.

Os pesquisadores expuseram essas esferas a condições de baixo oxigênio, imitando os efeitos de um ataque cardíaco, e depois colocaram os adesivos sobre elas. Eles descobriram que os adesivos promoveram o crescimento dos vasos sanguíneos, ajudaram mais células a sobreviver e reduziram a quantidade de fibrose que se desenvolveu.

Em testes em um modelo de ataque cardíaco em ratos, os pesquisadores também observaram melhorias significativas após o tratamento com o adesivo. Em comparação com nenhum tratamento ou injeção intravenosa dos mesmos medicamentos, os animais tratados com o adesivo apresentaram taxas de sobrevivência 33% mais altas, uma redução de 50% na quantidade de tecido danificado e um aumento significativo do débito cardíaco.

Os pesquisadores mostraram que as manchas acabariam por se dissolver com o tempo, tornando-se uma camada muito fina ao longo de um ano, sem perturbar a função mecânica do coração.

“Esta é uma forma importante de combinar a administração de medicamentos e biomateriais para desenvolver potencialmente novos tratamentos para os pacientes”, diz Langer.

Dos medicamentos testados neste estudo, a neuregulina-1 e o VEGF foram testados em ensaios clínicos para tratar doenças cardíacas, mas o GW788388 só foi explorado em modelos animais. Os investigadores esperam agora testar os seus adesivos em modelos animais adicionais, na esperança de realizar um ensaio clínico no futuro.

A versão atual do adesivo precisa ser implantada cirurgicamente, mas os pesquisadores estão explorando a possibilidade de incorporar essas micropartículas em stents que poderiam ser inseridos nas artérias para administrar medicamentos de acordo com um cronograma programado.

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