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A pele é uma rota atraente para a administração de medicamentos porque permite que os medicamentos cheguem diretamente ao local onde são necessários, o que pode ser útil para cicatrização de feridas, alívio da dor ou outras aplicações médicas e cosméticas. No entanto, a administração de medicamentos através da pele é difícil porque a dura camada externa da pele impede que a maioria das moléculas pequenas passe por ela.
Na esperança de facilitar a administração de medicamentos através da pele, os pesquisadores do MIT desenvolveram um adesivo vestível que aplica ondas ultrassônicas indolores à pele, criando pequenos canais pelos quais os medicamentos podem passar. Essa abordagem pode servir para a entrega de tratamentos para uma variedade de condições de pele e também pode ser adaptada para administrar hormônios, relaxantes musculares e outras drogas, dizem os pesquisadores.
“A facilidade de uso e a alta repetibilidade oferecidas por este sistema fornecem uma alternativa revolucionária para pacientes e consumidores que sofrem de problemas de pele e envelhecimento prematuro da pele”, diz Canan Dagdeviren, professor associado do Media Lab do MIT e autor sênior do estudo. “Fornecer medicamentos dessa maneira pode oferecer menos toxicidade sistêmica e é mais local, confortável e controlável”.
Os assistentes de pesquisa do MIT, Chia-Chen Yu e Aastha Shah, são os principais autores do artigo, que aparece em Avançado Materiais, como parte da série “Rising Stars” da revista, que mostra o excelente trabalho de pesquisadores nos estágios iniciais de suas carreiras independentes. Outros autores do MIT incluem o assistente de pesquisa Colin Marcus e o pós-doutorado Md Osman Goni Nayeem. Nikta Amiri, Amit Kumar Bhayadia e Amin Karami, da Universidade de Buffalo, também são autores do artigo.
Um impulso das ondas sonoras
Os pesquisadores começaram este projeto como uma exploração de formas alternativas de entregar drogas. A maioria dos medicamentos é administrada por via oral ou intravenosa, mas a pele é uma rota que pode oferecer uma administração de medicamentos muito mais direcionada para determinadas aplicações.
“O principal benefício com a pele é que você ignora todo o trato gastrointestinal. Com a administração oral, você precisa administrar uma dose muito maior para compensar a perda que teria no sistema gástrico”, diz Shah. “Esta é uma modalidade muito mais direcionada e focada de administração de medicamentos”.
Foi demonstrado que a exposição ao ultrassom aumenta a permeabilidade da pele a drogas de moléculas pequenas, mas a maioria das técnicas existentes para realizar esse tipo de administração de drogas requer equipamentos volumosos. A equipe do MIT queria encontrar uma maneira de realizar esse tipo de administração transdérmica de medicamentos com um adesivo leve e usável, que pudesse facilitar o uso em diversas aplicações.
O dispositivo que eles projetaram consiste em um patch embutido com vários transdutores piezoelétricos em forma de disco, que podem converter correntes elétricas em energia mecânica. Cada disco é inserido em uma cavidade polimérica que contém as moléculas do fármaco dissolvidas em uma solução líquida. Quando uma corrente elétrica é aplicada aos elementos piezoelétricos, eles geram ondas de pressão no fluido, criando bolhas que estouram contra a pele. Essas bolhas que estouram produzem microjatos de fluido que podem penetrar através da dura camada externa da pele, o estrato córneo.
“Isso abre as portas para o uso de vibrações para melhorar a entrega de drogas. Existem vários parâmetros que resultam na geração de diferentes tipos de padrões de forma de onda. Os aspectos mecânicos e biológicos da entrega de drogas podem ser melhorados por este novo conjunto de ferramentas”, diz Karami.
O adesivo é feito de PDMS, um polímero à base de silicone que pode aderir à pele sem fita adesiva. Neste estudo, os pesquisadores testaram o dispositivo fornecendo uma vitamina B chamada niacinamida, um ingrediente de muitos protetores solares e hidratantes.
Em testes usando pele de porco, os pesquisadores mostraram que, quando administraram niacinamida usando o adesivo de ultrassom, a quantidade de medicamento que penetrou na pele foi 26 vezes maior do que a quantidade que poderia passar pela pele sem assistência ultrassônica.
Os pesquisadores também compararam os resultados de seu novo dispositivo com o microagulhamento, uma técnica às vezes usada para administração transdérmica de medicamentos, que envolve a perfuração da pele com agulhas em miniatura. Os pesquisadores descobriram que seu adesivo era capaz de fornecer a mesma quantidade de niacinamida em 30 minutos que poderia ser fornecida com microagulhas em um período de seis horas.
Entrega local
Com a versão atual do dispositivo, os medicamentos podem penetrar alguns milímetros na pele, tornando essa abordagem potencialmente útil para medicamentos que atuam localmente na pele. Estes podem incluir niacinamida ou vitamina C, que é usada para tratar manchas da idade ou outras manchas escuras na pele, ou medicamentos tópicos usados para curar queimaduras.
Com modificações adicionais para aumentar a profundidade de penetração, essa técnica também pode ser usada para drogas que precisam atingir a corrente sanguínea, como cafeína, fentanil ou lidocaína. Dagdeviren também acredita que esse tipo de adesivo pode ser útil para liberar hormônios como a progesterona. Além disso, os pesquisadores agora estão explorando a possibilidade de implantar dispositivos semelhantes dentro do corpo para administrar medicamentos para tratar o câncer ou outras doenças.
Os pesquisadores também estão trabalhando para otimizar ainda mais o patch vestível, na esperança de testá-lo em breve em voluntários humanos. Eles também planejam repetir os experimentos de laboratório que fizeram neste estudo, com moléculas de drogas maiores.
“Depois de caracterizarmos os perfis de penetração de medicamentos para medicamentos muito maiores, veremos quais candidatos, como hormônios ou insulina, podem ser administrados usando essa tecnologia, para fornecer uma alternativa indolor para aqueles que atualmente estão obrigados a auto-administrar injeções em um diariamente”, diz Shah.
A pesquisa foi financiada pela National Science Foundation, um 3M Non-Tenured Faculty Award, o Sagol Weizmann-MIT Bridge Program, Texas Instruments, Inc., o MIT Media Lab Consortium e um K. Lisa Yang Bionics Center Graduate Fellowship.
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