Stent inšpirovaný Kirigami na zlepšenie dodávania liečiv pri chorobách, ktoré postihujú tubulárne orgány

Choroby, ktoré postihujú tubulárne štruktúry v tele, ako je gastrointestinálny (GI) systém, vaskulatúra a dýchacie cesty, predstavujú jedinečnú výzvu pre poskytovanie miestnych liečebných postupov. Vertikálne orientované orgány, ako je pažerák, a labyrintové štruktúry, ako je črevo, je ťažké pokryť terapeutikami, a v mnohých prípadoch pacientom sú namiesto toho predpísané systémové lieky, ktoré môžu mať imunosupresívne účinky.

Na zlepšenie podávania liečiv pri chorobách, ktoré postihujú tubulárne orgány, ako eozinofilná ezofagitída a zápalové ochorenie čriev, multidisciplinárny tím z Brigham a ženskej nemocnice, Všeobecná nemocnica v Massachusetts a Technologický inštitút v Massachusetts (MIT) navrhli roztiahnuteľný stent založený na princípoch kirigami, ktorý je schopný podporovať rýchle ukladanie skladov liekov. Výskum je popísaný v Prírodné materiály .

Vieme, že injekčné lieky, ako sú steroidy, môžu pomôcť zmierniť určité stavy GI, ale výzvou je dodať ich v segmente tubulárneho orgánu s dĺžkou niekoľkých centimetrov. Jednou zo stratégií, s ktorou sme prišli, bol dynamický stent, ktoré je možné roztiahnuť, aby sa zmenil tvar, a dodávať liečivá obvodovo a pozdĺžne, aby pokryli tubu. “

Giovanni Traverso, MB, BChir, PhD., zodpovedajúci Autor, gastroenterológ a biomedicínsky inžinier, Brighamova divízia gastroenterológie, Katedra strojného inžinierstva na MPO

Na navrhnutie systému stentov na ukladanie liečiv, tím sa zameral na zásady kirigami, japonská forma papierového umenia podobná origami, ktorá zahŕňa rezanie papiera. Vedci predtým preukázali, že vzperné vlastnosti vzorov na báze kirigami je možné použiť na konštrukciu podrážok obuvi, ktoré vytvárajú trenie, aby sa zabránilo pošmyknutiu a pádu. Stent kirigami má hadiu kožu, valcový dizajn, ktorý sa rozširuje, aby zapadol do vysúvacích ihiel, ktoré sú ovládané tlakom vzduchu pôsobiacim na mäkký pohon. To umožňuje obvodové dodávanie liečiv do GI traktu, ako aj vaskulatúru a dýchacie cesty. Stent sa odstráni krátko po dodaní terapeutika a neimplantuje sa do tela. Môže byť vyrobený v rôznych veľkostiach, a dodávanie liečiva je možné kontrolovať zmenou hrúbky škrupiny kirigami, dĺžka ihly a vyvíjaný tlak.

Po zdokonalení mechaniky kirigami stentu vedci potiahli dizajn polymérnymi mikročasticami naplnenými budesonidom, aby sa podporilo predĺžené dodávanie liečiv, ktorý bol potom testovaný v pažerákoch ošípaných. Budesonid je liek bežne používaný na liečbu celého radu gastrointestinálnych chorôb. Kirigami ihly boli ponechané vo vysunutej konfigurácii dve minúty pred vybratím stentu. Keď vedci skúmali zvieratá v rôznych časoch (jeden, tri a sedem dní po dodaní lieku), zistili koncentrácie terapeutika v živočíšnom tkanive vo všetkých časových bodoch, čo naznačuje, že aplikačný systém môže podporovať trvalé podávanie terapeutík.

„Náš jednoduchý prístup nám umožňuje vyvinúť systém uvoľňujúci liečivo, ktorý je možné aplikovať na rôzne dĺžkové škály a prispôsobiť sa veľkosti akéhokoľvek cieľového tubulárneho orgánu, “povedal prvý autor Sahab Babaee, PhD., výskumná pobočka v oddelení gastroenterológie v Brighame a vedecký pracovník MIT.

Vedci budú pokračovať v zdokonaľovaní systému dodávania liečiv na zvieracích modeloch a budú pracovať na jeho vývoji na použitie u ľudí. Dúfajú, že systém bude možné nasadiť aj v štruktúrach, ako je priedušnica a iliakálna artéria, čím sa zlepší cielené, trvalé dodávanie terapeutík pre celý rad chorôb.

„Víziou je zamyslieť sa nad dlhodobým uvoľňovaním lieku, aby jedného dňa mohol pacient dostať lokálne podanie liečenia a liečiť ho niekoľko týždňov, ak nie mesiace alebo dokonca roky, „Povedal Traverso.“ Odstránenie potreby rutinného užívania predpísaných liekov, ako steroid alebo iný liek, môže skutočne zmeniť zážitok pacienta. “

• Umelá inteligencia na predpovedanie kolorektálneho karcinómu TMB-H z histopatologických charakteristík
• Zdá sa, že rastlinná strava ponúka ochranu pred hypertenziou a preeklampsiou