Uma equipe de pesquisa liderada pelo Dr. Ke Huang, da Texas A&M University, desenvolveu um adesivo projetado para apoiar o reparo do coração após um ataque cardíaco. O dispositivo utiliza um sistema especializado de microagulhas para fornecer moléculas terapêuticas diretamente no tecido cardíaco danificado, promovendo a cura e limitando o impacto no resto do corpo.
O adesivo biodegradável contém minúsculas agulhas cheias de minúsculas partículas que transportam interleucina-4 (IL-4), uma molécula reconhecida pelo seu papel na regulação imunológica. Quando colocadas na superfície do coração, as microagulhas dissolvem-se e libertam IL-4 diretamente na área lesionada, ajudando a criar condições propícias à recuperação.
Huang e seus colegas relataram os resultados de suas pesquisas sobre biomateriais celulares com financiamento do National Institutes of Health e da American Heart Association.
“Este adesivo é como uma ponte”, disse Huang, professor assistente do Departamento de Farmácia. “As microagulhas penetram na camada externa do coração, permitindo que a droga alcance o músculo danificado por baixo, que muitas vezes é difícil de alcançar”.
Como o dano cardíaco progride após um ataque cardíaco
Um ataque cardíaco priva as células do músculo cardíaco de oxigênio e nutrientes, causando a morte de muitas células. 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, os músculos restantes têm de trabalhar mais ao longo do tempo, o que pode levar à insuficiência cardíaca.
A equipe de Huang espera que seu patch interrompa esse processo. Ao levar a IL-4 diretamente ao local da lesão, o adesivo estimula as células imunológicas chamadas 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 fundamentais”, explica Huang. “Eles pioram a inflamação ou ajudam a curar o coração. A IL-4 ajuda a transformá-los em ajudantes”.
Por que a entrega localizada é importante
As primeiras tentativas de usar IL-4 para reparar o tecido cardíaco envolveram a injeção da molécula na corrente sanguínea, mas ela circulou por todo o corpo e teve efeitos adversos em outros órgãos. O novo patch resolve esse problema concentrando a cura exatamente onde ela é necessária.
“A entrega sistêmica afeta todo o corpo”, disse ele. “Queremos apenas atingir o coração.”
Respostas celulares inesperadas relacionadas à cura
Uma das descobertas mais marcantes do estudo foram as mudanças no comportamento das células do músculo cardíaco após o tratamento. Estas células tornam-se mais sensíveis aos sinais dos tecidos circundantes, particularmente das células endoteliais dos vasos sanguíneos, disse Huang. Esta comunicação melhorada pode desempenhar um papel importante na recuperação a longo prazo. “Os miócitos não apenas sobrevivem, mas também interagem com outras células de forma a apoiar a recuperação”, disse ele.
A equipe também descobriu que o adesivo reduziu os sinais inflamatórios das células endoteliais, o que poderia causar mais danos ao coração. Além disso, eles detectaram aumento da atividade na via NPR1, que apoia a saúde dos vasos sanguíneos e a função cardíaca geral.
Versões futuras pretendem ser minimamente invasivas para uso
Atualmente, a colocação do adesivo requer uma toracotomia, mas Huang espera criar um método menos invasivo. Ele imaginou um design que pudesse ser administrado por meio de pequenos tubos, tornando o tratamento mais fácil e prático em ambientes clínicos.
“Este é apenas o começo”, disse ele. “Provamos o conceito. Agora queremos otimizar o design e a entrega.”
Huang agora colabora com Xiaoqing (Jade) Wang, professor assistente de estatística na Faculdade de Artes e Ciências. Juntos, eles estão desenvolvendo um modelo de inteligência artificial que pode mapear as respostas imunológicas e ajudar a orientar futuros tratamentos imunomoduladores.
