Uma nova maneira de consertar um coração partido

O dispositivo “Therepi” se conecta diretamente ao coração danificado, permitindo a entrega de medicamento de uma porta sob a pele do paciente para aumentar a função cardíaca.
Mary Beth O'Leary | Departamento de Engenharia Mecânica
12 de junho de 2018
Perguntas da imprensa
Depois que um paciente tem um ataque cardíaco, uma cascata de eventos que leva à insuficiência cardíaca começa. Danos à área no coração onde um vaso sanguíneo foi bloqueado leva ao tecido cicatricial. Em resposta a cicatrizes, o coração irá remodelar para compensar. Este processo geralmente termina em insuficiência ventricular ou válvula.
Uma equipe de pesquisadores espera impedir a progressão de ataque cardíaco para insuficiência cardíaca com um pequeno dispositivo chamado "Therepi". O dispositivo contém um reservatório que se conecta diretamente ao tecido cardíaco danificado. Uma linha de recarga conecta o reservatório a uma porta sobre ou sob a pele do paciente, onde as terapias podem ser injetadas pelo paciente ou por um profissional de saúde.
Um novo estudo publicado na Nature Biomedical Engineering envolvendo uma equipe de pesquisadores do MIT, Harvard University, Royal College of Surgeons na Irlanda, Trinity College Dublin, Advanced Materials and BioEngineering Research (AMBER) Center e National University of Ireland Galway detalha como o Therepi pode ser usado para restaurar a função cardíaca.
"Depois de um ataque cardíaco, poderíamos usar este dispositivo para fornecer terapia para evitar que um paciente tenha insuficiência cardíaca", explica Ellen Roche, co-primeira autora do estudo e professora assistente do Departamento de Mecânico Engenharia e Instituto de Engenharia Médica e Ciência. "Se o paciente já tem algum grau de insuficiência cardíaca, podemos usar o dispositivo para atenuar a progressão."
Dois dos sistemas mais comuns usados ​​atualmente para administrar terapias para prevenir a insuficiência cardíaca são ineficientes e invasivos. Em um método, os medicamentos são administrados sistemicamente, em vez de serem administrados diretamente no local do dano. O volume de drogas usadas tem que ser limitado para evitar efeitos colaterais tóxicos e muitas vezes apenas uma pequena quantidade atinge o tecido cardíaco danificado.
“Do ponto de vista farmacológico, é um grande problema que você esteja injetando algo que não fica no tecido danificado por tempo suficiente para fazer a diferença”, diz William Whyte, co-primeiro autor e candidato a PhD na Trinity. Faculdade Dublin e AMBER.
O método alternativo envolve um procedimento invasivo para injetar diretamente terapias no músculo cardíaco. Uma vez que múltiplas doses são necessárias, isso requer múltiplas cirurgias invasivas.
O Therepi aborda os problemas com os métodos atuais de administração de medicamentos administrando terapias localizadas e não invasivas quantas vezes forem necessárias. O reservatório do dispositivo pode ser implantado no coração em apenas um procedimento cirúrgico.
Terapias localizadas e sob medida
O reservatório em si possui um potencial incrível para a entrega de medicamentos. Construído a partir de um polímero a base de gelatina, o reservatório tem uma forma semi-esférica com um fundo plano preso ao tecido doente. O fundo plano consiste em uma membrana semipermeável que pode ser ajustada para permitir que mais medicamentos ou materiais maiores passem diretamente para o tecido cardíaco.
"O material nós costumávamos construir o reservatório era crucial. Nós precisávamos que ele agisse como uma esponja para que pudesse manter a terapia exatamente onde você precisa ”, acrescenta Whyte. “Isso é difícil de realizar, já que o coração está constantemente se apertando e se movendo.”
O reservatório oferece uma oportunidade única para administrar terapias com células-tronco. Ele atua como uma fábrica de células. Em vez de passar através da membrana para o coração, as células ficam dentro do reservatório, onde produzem fatores parácrinos que promovem a cicatrização do tecido cardíaco danificado.
Em um modelo de rato, o dispositivo foi mostrado para ser eficaz na melhoria da função cardíaca após um ataque cardíaco. Os pesquisadores administraram múltiplas doses de células a um coração danificado ao longo de um período de quatro semanas. Eles então analisaram as alterações hemodinâmicas no tecido usando um cateter de volume de pressão e usaram ecocardiografia para comparar as alterações funcionais ao longo do tempo.“Vimos que os grupos que tinham o nosso dispositivo haviam recuperado alguma função cardíaca”, explica Claudia Varela, aluna de doutorado do Programa Harvard-MIT em Ciências da Saúde e Tecnologia.
Os corações que receberam múltiplas dosagens de células via terapia tiveram mais função cardíaca do que aqueles que receberam apenas uma única injeção ou nenhum tratamento.
Encontrar a dose ideal
As capacidades do Therepi vão além do tratamento de doenças cardíacas. Uma vez que fornece a oportunidade para que doses múltiplas e localizadas sejam administradas, ele pode ser usado como uma ferramenta para identificar a dosagem exata apropriada para uma série de condições.
"Esperamos usar o próprio dispositivo como uma ferramenta de pesquisa para aprender mais sobre o regime ideal de carga de drogas", diz Roche.
Pela primeira vez, os pesquisadores poderiam ter a oportunidade de rastrear múltiplas recargas de terapias localizadas ao longo do tempo para ajudar a identificar os melhores intervalos de dosagem e quantidade de dose.
"Como farmacêutico por treinamento, estou realmente empolgado para começar a investigar qual é a melhor dose, quando é a melhor hora para administrar após um ataque cardíaco e quantas doses são necessárias para alcançar o efeito terapêutico desejado", acrescenta Whyte.
Enquanto a equipe se concentra em como o Therepi pode mitigar os efeitos das doenças cardíacas, o dispositivo pode ser usado em outras partes do corpo. Ao otimizar o projeto e ajustar os materiais usados ​​para construir o reservatório, o Therepi pode ser usado para uma ampla gama de doenças e problemas de saúde.
“O dispositivo é realmente uma plataforma que pode ser adaptada a diferentes sistemas de órgãos e condições diferentes”, diz Varela. "É apenas um ótimo exemplo de como a pesquisa interseccional que examina os dispositivos e as terapias biológicas pode nos ajudar a criar novas formas de tratar doenças".
Este novo é carregado pela equipe XY-GLOBAL.