Pesquisadores desenvolveram um material capaz de detectar pequenas alterações no corpo, como durante uma crise de artrite, e liberar medicamentos exatamente onde e quando são necessários.
Esse material flexível pode ser carregado com medicamentos anti-inflamatórios que são liberados em resposta a leves variações no pH do corpo. Durante uma crise de artrite, uma articulação se inflama e se torna ligeiramente mais ácida do que os tecidos ao seu redor.
Desenvolvido por pesquisadores da Universidade de Cambridge, o material foi projetado para responder a essa variação natural de pH. À medida que a acidez aumenta, o material se torna mais macio e gelatinoso, desencadeando a liberação das moléculas de medicamento que podem ser incorporadas em sua estrutura.
Como o material é projetado para reagir apenas dentro de uma faixa específica de pH, a equipe afirma que os medicamentos podem ser liberados de maneira precisa onde e quando são necessários, potencialmente reduzindo efeitos colaterais.
Se utilizado como uma cartilagem artificial em articulações artríticas, essa abordagem poderia permitir o tratamento contínuo da artrite, melhorando a eficácia dos medicamentos para aliviar a dor e combater a inflamação. A artrite afeta mais de 10 milhões de pessoas no Reino Unido, custando ao NHS uma estimativa de £10,2 bilhões anualmente. Globalmente, estima-se que atinja mais de 600 milhões de pessoas.
Embora sejam necessários amplos ensaios clínicos antes que o material possa ser utilizado em pacientes, os pesquisadores acreditam que sua abordagem pode melhorar os resultados para pessoas com artrite e com outras condições, incluindo câncer. Seus resultados foram publicados no Journal of the American Chemical Society.
O material desenvolvido pela equipe de Cambridge utiliza crosslinks reversíveis e especialmente projetados dentro de uma rede polimérica. A sensibilidade desses enlaces a mudanças nos níveis de acidez confere ao material propriedades mecânicas altamente responsivas.
O material foi criado no grupo de pesquisa do Professor Oren Scherman, no Departamento de Química Yusuf Hamied de Cambridge. O grupo é especializado em projetar e construir esses materiais únicos para uma variedade de aplicações potenciais.
“Estamos interessados em usar esses materiais em articulações, pois suas propriedades podem imitar as da cartilagem,” disse Scherman, que é Professor de Química Supramolecular e de Polímeros e Diretor do Laboratório Melville para Síntese de Polímeros. “Mas combinar isso com a entrega de medicamentos altamente direcionada é uma perspectiva realmente empolgante.”
“Esses materiais podem ‘perceber’ quando algo está errado no corpo e responder entregando o tratamento exatamente onde é necessário,” afirmou o autor principal, Dr. Stephen O’Neill. “Isso poderia reduzir a necessidade de doses repetidas de medicamentos, enquanto melhora a qualidade de vida do paciente.”
Diferente de muitos sistemas de entrega de medicamentos que requerem gatilhos externos, como calor ou luz, este é ativado pela própria química do corpo. Os pesquisadores acreditam que isso poderia abrir caminho para tratamentos de artrite mais duradouros e direcionados que respondem automaticamente às crises, aumentando a eficácia enquanto reduz efeitos colaterais nocivos.
Nos testes de laboratório, os pesquisadores carregaram o material com um corante fluorescente para simular como um medicamento real poderia se comportar. Eles descobriram que em níveis de acidez típicos de uma articulação artrítica, o material liberou uma quantidade substancialmente maior de carga medicamentosa comparado a níveis de pH normais e saudáveis.
“Ao ajustar a química desses géis, podemos torná-los altamente sensíveis às sutis variações de acidez que ocorrem em tecidos inflamados,” disse a coautora Dr. Jade McCune. “Isso significa que os medicamentos são liberados quando e onde são mais necessários.”
A equipe afirma que a abordagem pode ser adaptada a várias condições médicas, ajustando a química do material. “É uma abordagem altamente flexível, então poderíamos, em teoria, incorporar tanto medicamentos de ação rápida quanto de ação lenta, e ter um único tratamento que dure dias, semanas ou até meses,” disse O’Neill.
Os próximos passos da equipe envolverão a testagem dos materiais em sistemas vivos para avaliar seu desempenho e segurança em um ambiente fisiológico. A equipe acredita que, se bem-sucedida, sua abordagem poderá abrir portas para uma nova geração de biomateriais responsivos capazes de tratar doenças crônicas com maior precisão.
A pesquisa foi financiada pelo Conselho de Pesquisa Europeu e pelo Conselho de Investigación e Ciências Físicas e de Engenharia (EPSRC), parte da Pesquisa e Inovação do Reino Unido (UKRI). Oren Scherman é membro do Jesus College, Cambridge.
