Pequeno adesivo de microagulhas melhora drasticamente a recuperação de ataques cardíacos

O adesivo biodegradável contém agulhas extremamente pequenas cheias de partículas microscópicas que transportam interleucina-4 (IL-4), uma molécula reconhecida pelo seu papel na regulação imunológica. Quando colocadas na superfície do coração, as microagulhas se dissolvem e liberam IL-4 diretamente na região lesionada, ajudando a criar condições que apoiam a recuperação.

Huang e seus colegas relataram seus resultados na Cell Biomaterials, com financiamento do National Institutes of Health e da American Heart Association.

“Este adesivo funciona como uma ponte”, disse Huang, professor assistente do Departamento de Ciências Farmacêuticas. “As microagulhas penetram na camada externa do coração e permitem que a droga alcance o músculo danificado por baixo, que normalmente é de muito difícil acesso”.

Como o dano cardíaco progride após um ataque cardíaco

Um ataque cardíaco priva as células do músculo cardíaco de oxigênio e nutrientes, fazendo com que muitas delas morram. Como resposta protetora, o corpo forma tecido cicatricial na área danificada. Embora esta cicatriz ajude a manter a estabilidade estrutural, ela não se contrai como o músculo cardíaco saudável. Como resultado, o músculo restante deve trabalhar mais ao longo do tempo, o que pode contribuir para a insuficiência cardíaca.

A equipe de Huang espera que seu patch possa interromper essa progressão. Ao levar a IL-4 diretamente ao local da lesão, o adesivo estimula as células imunológicas conhecidas como macrófagos a mudarem de um modo pró-inflamatório para um modo que apoia a cura. Esta mudança pode limitar o desenvolvimento de cicatrizes e melhorar os resultados a longo prazo.

“Os macrófagos são a chave”, explicou Huang. “Eles podem piorar a inflamação ou ajudar a curar o coração. A IL-4 ajuda a transformá-los em ajudantes”.

Por que a entrega localizada é importante

Tentativas anteriores de usar IL-4 para reparar o tecido cardíaco envolviam a injeção da molécula na corrente sanguínea, mas sua circulação por todo o corpo causava efeitos indesejados em outros órgãos. O novo patch aborda esse problema, concentrando o tratamento exatamente onde é necessário.

“A entrega sistêmica afeta todo o corpo”, disse ele. “Queríamos atingir apenas o coração.”

Respostas celulares inesperadas ligadas à cura

Uma das descobertas mais notáveis ​​do estudo foi uma mudança no comportamento das células do músculo cardíaco após receberem tratamento. De acordo com Huang, essas células tornaram-se mais responsivas aos sinais dos tecidos circundantes, principalmente das células endoteliais que revestem os vasos sanguíneos. Esta comunicação melhorada pode desempenhar um papel importante na recuperação a longo prazo. “Os cardiomiócitos não estavam apenas sobrevivendo, eles interagiam com outras células de forma a apoiar a recuperação”, disse ele.

A equipe também descobriu que o adesivo reduziu os sinais inflamatórios provenientes das células endoteliais, o que pode contribuir para maiores danos ao coração. Além disso, detectaram um aumento da actividade numa via conhecida como NPR1, que apoia a saúde dos vasos sanguíneos e a função cardíaca em geral.

Versões futuras visam uso minimamente invasivo

No momento, a colocação do adesivo requer uma cirurgia de tórax aberto, mas Huang espera criar um método menos invasivo. Ele imagina um design que possa ser aplicado por meio de um pequeno tubo, tornando o tratamento mais fácil e prático no ambiente clínico.

“Este é apenas o começo”, disse ele. “Provamos o conceito. Agora queremos otimizar o design e a entrega.”

Huang está agora em parceria com Xiaoqing (Jade) Wang, professor assistente de estatística na Faculdade de Artes e Ciências. Juntos, eles estão desenvolvendo um modelo de IA que mapeia as respostas imunológicas e ajuda a orientar a futura administração terapêutica imunomoduladora.