Stent inspiré de Kirigami pour améliorer l'administration de médicaments pour les maladies qui affectent les organes tubulaires

Maladies qui affectent les structures tubulaires du corps, comme le système gastro-intestinal (GI), système vasculaire et des voies respiratoires, représentent un défi unique pour la prestation de traitements locaux. Organes orientés verticalement, comme l'œsophage, et structures labyrinthiques, comme l'intestin, sont difficiles à enduire de thérapeutique, et dans de nombreux cas, les patients se voient plutôt prescrire des médicaments systémiques qui peuvent avoir des effets immunosuppresseurs.

Pour améliorer l'administration de médicaments pour les maladies qui affectent les organes tubulaires, comme l'œsophagite à éosinophiles et la maladie inflammatoire de l'intestin, une équipe multidisciplinaire du Brigham and Women's Hospital, Le Massachusetts General Hospital et le Massachusetts Institute of Technology (MIT) ont conçu un stent extensible basé sur les principes du kirigami capable de supporter le dépôt rapide de dépôts de médicaments. La recherche est décrite dans Matériaux naturels .

Nous savons que les drogues injectées comme les stéroïdes peuvent aider à soulager certaines affections gastro-intestinales, mais le défi consiste à les livrer dans un segment d'organe tubulaire de plusieurs centimètres de long. L'une des stratégies que nous avons imaginées était un stent dynamique, qui peut être étiré pour changer de forme et délivrer des médicaments de manière circonférentielle et longitudinale pour couvrir le tube."

Giovanni Traverso, MB, BChir, Doctorat, auteur correspondant, gastro-entérologue et ingénieur biomédical, Division de gastroentérologie de Brigham, Département de génie mécanique au MIT

Pour concevoir le système de stent de dépôt de médicament, l'équipe s'est penchée sur les principes du kirigami, une forme japonaise d'art du papier similaire à l'origami qui comprend du papier découpé. Les chercheurs ont précédemment démontré que les propriétés de flambage des conceptions à base de kirigami peuvent être utilisées pour concevoir des semelles extérieures de chaussures qui génèrent une friction pour éviter les glissades et les chutes. Le stent kirigami a une peau de serpent, conception cylindrique qui se dilate pour engager les aiguilles pop-out, qui sont contrôlés par la pression d'air appliquée à un actionneur souple. Cela permet l'administration circonférentielle de produits thérapeutiques dans le tractus gastro-intestinal, ainsi que le système vasculaire et les voies respiratoires. Le stent est retiré peu de temps après l'administration de la thérapeutique et n'est pas implanté dans le corps. Il peut être fabriqué en différentes tailles, et l'administration du médicament peut être contrôlée en faisant varier l'épaisseur de la coque du kirigami, la longueur de l'aiguille et la pression appliquée.

Après avoir affiné la mécanique du stent kirigami, les chercheurs ont recouvert la conception de microparticules polymères chargées de budésonide pour soutenir l'administration prolongée de médicaments, qui a ensuite été testé dans l'œsophage des porcs. Le budésonide est un médicament couramment utilisé pour traiter une gamme de maladies gastro-intestinales. Les aiguilles de kirigami ont été laissées dans leur configuration sortie pendant deux minutes avant que le stent ne soit retiré. Lorsque les chercheurs ont examiné les animaux à différents moments (un, trois et sept jours après l'administration du médicament), ils ont trouvé des concentrations de la thérapeutique dans le tissu animal à tout moment, indiquant que le système d'administration peut favoriser l'administration prolongée de produits thérapeutiques.

"Notre approche simple nous permet de développer un système de libération de médicaments qui peut être appliqué à différentes échelles de longueur et être adapté à la taille de n'importe quel organe tubulaire cible, " a déclaré le premier auteur Sahab Babaee, Doctorat, un affilié de recherche à la Division de gastroentérologie du Brigham et un chercheur scientifique du MIT.

Les chercheurs continueront d'affiner le système d'administration de médicaments dans des modèles animaux et de travailler à son développement pour une utilisation chez l'homme. Ils espèrent que le système pourra également être déployé dans des structures comme la trachée et l'artère iliaque, améliorant ainsi la cible, l'administration continue de produits thérapeutiques pour un éventail de maladies.

"La vision ici est de penser à la libération à long terme du médicament, pour qu'un jour un patient puisse recevoir un traitement local et suivre une thérapie pendant des semaines, sinon des mois voire des années, " a déclaré Traverso. " Supprimer le besoin de prendre régulièrement un médicament prescrit, comme un stéroïde ou un autre médicament, peut vraiment transformer l'expérience du patient."

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