Inspirați de viermi paraziți, inginerii de cercetare proiectează mașini care livrează eficient medicamente

Când un terapeut deschis, stâng, vine în contact cu temperatura internă a corpului, acesta se închide pe peretele intestinal. Locul pentru o mică doză de medicament în centrul dispozitivului de prindere este credit: Universitatea Johns Hopkins

„Theragipars” este inspirat de un vierme parazit care pune presiune pe intestinele gazdei sale.

Inspirați de un vierme parazit care își străpunge dinții ascuțiți în intestinul gazdei sale, cercetătorii Johns Hopkins au proiectat microdezvoltări minuscule, în formă de stea, care pot scutura mucoasa intestinală și elibera medicamente în organism.

David Gracias, profesor la Universitatea Johns Hopkins White School of Engineering și Florin M., gastroenterolog la Johns Hopkins. Cellaru, director al Centrului de Boli Inflamatorii Intestinale Johns Hopkins, a condus o echipă de cercetători și ingineri biomedici să proiecteze și să testeze microdiviziuni remodelate prin simularea modului în care angoasa planificată se atașează de intestinele organismului.

Realizate cu un film metalic și subțire, redimensionat și acoperite cu o ceară de parafină sensibilă la căldură, „Theragipers” poate transporta orice medicament, aproape orice dimensiune, dimensiunea fiecărei particule de praf și îl poate elibera încet în corp.

Echipa a publicat recent rezultatele unui studiu pe animale ca articol de copertă în jurnal Progrese în știință.

Eliberarea lentă sau prelungită a unui medicament este un obiectiv mult așteptat în medicină. Celeru explică faptul că una dintre problemele cu medicamentele eliberate fără prescripție medicală este că adesea își fac drumul complet prin tractul gastro-intestinal înainte de a opri administrarea medicamentului.

Un tampon pe Thergrippers

Un praf terapeutic are aproximativ dimensiunea unei ciuperci. Acest tampon conține zeci de dispozitive minuscule. Credit: Universitatea Johns Hopkins

„Datorită contracției normale a mușchilor tractului gastro-intestinal și a incapacității tractului urinar de a absorbi întreaga doză a pacientului în cantități mari în intestin”, a spus Cellaru, care colaborează cu Gracias de mai bine de 10 ani. Și lucrăm pentru a rezolva această problemă prin modele care pot reține încărcăturile de medicamente în tractul gastro-intestinal pentru o perioadă de timp dorită. “

Câteva mii de terigatori pot fi dislocate în tractul GI. Când stratul de ceară de parafină din dispozitivul de prindere atinge temperatura din interiorul corpului, dispozitivele se opresc în mod autonom și pun presiune pe peretele colonului. Acțiunea de finisare se sapă în mucoasa dispozitivelor minuscule cu șase colțuri și le conectează la colon, unde sunt ținute și tampoanele lor de droguri sunt eliberate încet în corp. În cele din urmă, terapeuții își mențin țesutul și curăță intestinul prin funcția normală a mușchilor gastro-intestinali.

Gracias a remarcat progresele înregistrate în ingineria biomedicală în ultimii ani.

„Am văzut introducerea unor dispozitive inteligente dinamice, microfabricate, care pot fi controlate prin semnale electrice sau chimice”, spune el. “Cu toate acestea, aceste gripere sunt atât de mici încât bateriile, antenele și alte componente nu se potrivesc deasupra lor.”

Gracias spune că terapeuții nu se bazează pe electricitate, semnale wireless sau controale externe. “În schimb, ele acționează ca fântâni mici, comprimate, cu o acoperire declanșată de temperatură pe dispozitivele care eliberează energie stocată la temperatura corpului.”

Cercetătorii Johns Hopkins au creat dispozitive cu aproximativ 6.000 de terapeuți într-o placă de siliciu de 3 inci. În experimentele lor pe animale, aceștia au injectat grappere cu un analgezic. Cercetătorii au descoperit că animalele la care au fost administrați terapeuții au avut o concentrație mai mare de ameliorare a durerii în sânge decât grupul de control. Medicamentul rămâne în grupul de control timp de aproximativ 12 ore față de două ore în sistemul subiecților testați.

Referințe: „Rezident gastro-intestinal, reformarea microdezvoltării a crescut eliberarea medicamentului in vivo” Rice, David H. Gracias și Florin M. Cellaru, 26 octombrie 2020, Progrese în știință.
DOI: 10.1126 / sciadv.abb4133

Pe lângă Gracias și Cellaru, autorii articolului revistei sunt Arijit Ghosh, Lii Xu, Neha Gupta, Kianru Lin, Gayatri Pahapale, Wanku Lu și Anjishnu Sarkar de la Departamentul de Inginerie Chimică și Biomoleculară al Universității Johns Hopkins; Lee Lee și Venkata Aksintala de la Departamentul de Gastroenterologie și Hepatologie de la Școala de Medicină a Universității Johns Hopkins; Ranjit Dash, Jenny Lam și Johns Hopkins Discovery Drug Rana Rice și Johns Hopkins University School of Medicine Department of Neuroscience.

Această lucrare a fost finanțată de Institutele Naționale de Sănătate și Institutul Național de Imagistică Biomedică și Bioinginerie al Fundației Naționale pentru Științe. Universitatea Johns Hopkins a depus un brevet pentru această tehnologie în numele Gracias și Cellar, în conflict cu interesele universității.

Această tehnologie este disponibilă pentru acordarea de licențe prin intermediul Johns Hopkins Technology Venture.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Modelul demonstrează similitudini în modul în care studiază oamenii și insectele

Modelul de calcul demonstrează similaritatea în cunoașterea împrejurimilor oamenilor și insectelor. Potrivit unui nou studiu de la Universitatea din Sussex, care arată cum oamenii pot...

Cum am creat „furtuna perfectă” pentru evoluția și transmiterea bolilor infecțioase, cum ar fi COVID-19

Potrivit unui cercetător de la Universitatea din Anglia de Est, în majoritatea modurilor noastre, „furtuna perfectă” a fost creată pentru evoluția și transmiterea bolilor...

„Adezivul molecular” crește eficiența și face ca celulele solare perovskite să devină mult mai fiabile în timp

Cercetătorii au folosit „adeziv molecular” auto-asamblat monostrat pentru a consolida interfețele din celulele solare perovskite pentru a le face mai eficiente, stabile și fiabile....

Pastele plate sunt atât de avansate încât se formează în morfuri atunci când sunt fierte

Laboratorul CMU gestionează producția de paste, care își schimbă forma pe măsură ce gătește. Credit: Universitatea Carnegie Mellon Pastele plate ambalate creează ambalare, transport...

Oamenii de știință ai undelor gravitaționale Excelentă nouă metodă de rafinare a constantei Hubble – expansiunea și vârsta universului

O ilustrare a artistului unei perechi unificate de stele neutronice. Credit: Carl Knox, Universitatea OzGrav-Swinburne O echipă de oameni de știință internaționali, condusă de...

Newsletter

Subscribe to stay updated.