Le stent inspiré de Kirigami offre une nouvelle méthode d’administration de médicament pour les organes tubulaires

Les stents inspirés de l'art du découpage de papier peuvent administrer des médicaments au tractus gastro-intestinal

L’appareil comporte deux éléments clés : un tube souple et extensible en caoutchouc à base de silicone et un revêtement en plastique gravé avec des aiguilles qui surgissent lorsque le tube est étiré. Crédit : MIT

Les maladies qui affectent les structures tubulaires du corps, telles que le système gastro-intestinal (GI), le système vasculaire et les voies respiratoires, présentent un défi unique pour la délivrance de traitements locaux. Les organes orientés verticalement, tels que l’œsophage, et les structures labyrinthiques, telles que l’intestin, sont difficiles à recouvrir de produits thérapeutiques et, dans de nombreux cas, les patients se voient plutôt prescrire des médicaments systémiques pouvant avoir des effets immunosuppresseurs. Pour améliorer l’administration de médicaments pour les maladies qui affectent les organes tubulaires, comme l’œsophagite à éosinophiles et les maladies inflammatoires de l’intestin, une équipe multidisciplinaire du Brigham and Women’s Hospital, du Massachusetts General Hospital et du Massachusetts Institute of Technology (MIT) a conçu un stent extensible basé sur les principes du kirigami qui est capable de supporter le dépôt rapide de dépôts de médicaments. La recherche est décrite dans Matériaux naturels.

« Nous savons que les drogues injectées comme les stéroïdes peuvent aider à soulager certaines affections gastro-intestinales, mais le défi consiste à les administrer dans un segment d’organe tubulaire de plusieurs centimètres de long », a déclaré l’auteur correspondant Giovanni Traverso, MB, BChir, Ph.D., a gastro-entérologue et ingénieur biomédical dans la division de gastro-entérologie de Brigham et le département de génie mécanique du MIT. « L’une des stratégies que nous avons imaginées était un stent dynamique, qui peut être étiré pour changer de forme et délivrer des médicaments de manière circonférentielle et longitudinale pour couvrir le tube. »

Pour concevoir le système de stent de dépôt de médicament, l’équipe s’est appuyée sur les principes du kirigami, une forme japonaise d’art du papier similaire à l’origami qui comprend la découpe de papier. Les chercheurs ont précédemment démontré que les propriétés de flambage des conceptions à base de kirigami peuvent être utilisées pour concevoir des semelles extérieures de chaussures qui génèrent une friction pour éviter les glissades et les chutes. Le stent kirigami a une conception cylindrique semblable à une peau de serpent qui se dilate pour engager des aiguilles pop-out, qui sont contrôlées par la pression d’air appliquée à un actionneur souple. Cela permet l’administration circonférentielle de produits thérapeutiques dans le tractus gastro-intestinal, ainsi que dans le système vasculaire et les voies respiratoires. Le stent est retiré peu de temps après l’administration de la thérapeutique et n’est pas implanté dans le corps. Il peut être fabriqué en différentes tailles et l’administration du médicament peut être contrôlée en faisant varier l’épaisseur de la coque du kirigami, la longueur de l’aiguille et la pression appliquée.

Après avoir affiné la mécanique du stent kirigami, les chercheurs ont enduit le design de microparticules polymères chargées de budésonide pour soutenir l’administration prolongée de médicaments, qui a ensuite été testée dans l’œsophage de porcs. Le budésonide est un médicament couramment utilisé pour traiter une gamme de maladies gastro-intestinales. Les aiguilles de kirigami ont été laissées dans leur configuration sortie pendant deux minutes avant que le stent ne soit retiré. Lorsque les chercheurs ont examiné les animaux à différents moments (un, trois et sept jours après l’administration du médicament), ils ont trouvé des concentrations de la thérapeutique dans les tissus animaux à tout moment, indiquant que le système d’administration peut favoriser l’administration soutenue de la thérapeutique.

« Notre approche simple nous permet de développer un système de libération de médicaments qui peut être appliqué à différentes échelles de longueur et être adapté à la taille de n’importe quel organe tubulaire cible », a déclaré le premier auteur Sahab Babaee, Ph.D., un affilié de recherche en la Division de gastroentérologie du Brigham et un chercheur du MIT.

Les chercheurs continueront d’affiner le système d’administration de médicaments dans des modèles animaux et de travailler à son développement pour une utilisation chez l’homme. Ils espèrent que le système pourra également être déployé dans des structures telles que la trachée et l’artère iliaque, améliorant ainsi l’administration ciblée et soutenue de traitements pour une gamme de maladies.

« La vision ici est de penser à la libération à long terme du médicament, de sorte qu’un jour, un patient puisse recevoir l’administration locale d’un traitement et suivre une thérapie pendant des semaines, voire des mois ou même des années », a déclaré Traverso. « Supprimer le besoin de prendre régulièrement un médicament prescrit, comme un stéroïde ou un autre médicament, peut vraiment transformer l’expérience du patient. »


Grip dynamique pour chaussures kirigami conçu pour réduire les risques de glissade et de chute


Plus d’information:
Des stents inspirés du Kirigami pour une administration locale soutenue de produits thérapeutiques, Matériaux naturels (2021). DOI : 10.1038/s41563-021-01031-1, www.nature.com/articles/s41563-021-01031-1

Fourni par Brigham and Women’s Hospital

Citation: Le stent inspiré de Kirigami propose une nouvelle méthode d’administration de médicament pour les organes tubulaires (2021, 14 juin) récupéré le 14 juin 2021 sur https://techxplore.com/news/2021-06-kirigami-inspired-stent-drug-delivery-method. html

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