Em 2023, mais de 100.000 americanos morreram de overdoses de opioides. A maneira mais eficaz de salvar alguém que sofreu uma overdose é administrar um medicamento chamado naloxona, mas um socorrista ou um espectador nem sempre consegue chegar a tempo à pessoa que sofreu uma overdose.

Pesquisadores do MIT e do Brigham and Women's Hospital desenvolveram um novo dispositivo que eles esperam que ajude a eliminar esses atrasos e potencialmente salve as vidas de pessoas que sofrem overdose. O dispositivo, do tamanho de um chiclete, pode ser implantado sob a pele, onde monitora a frequência cardíaca, a frequência respiratória e outros sinais vitais. Quando determina que ocorreu uma overdose, ele rapidamente bombeia uma dose de naloxona.

Em um estudo que aparece hoje no periódico Device, os pesquisadores mostraram que o dispositivo pode reverter com sucesso overdoses em animais. Com mais desenvolvimento, os pesquisadores imaginam que essa abordagem pode fornecer uma nova opção para ajudar a prevenir mortes por overdose em populações de alto risco, como pessoas que já sobreviveram a uma overdose.

“Isso poderia realmente atender a uma necessidade significativa não atendida na população que sofre de abuso de substâncias e dependência de opiáceos para ajudar a mitigar overdoses, com foco inicial na população de alto risco”, diz Giovanni Traverso, professor associado de engenharia mecânica no MIT, gastroenterologista no Brigham and Women's Hospital e autor sênior do estudo.

Os principais autores do artigo são Hen-Wei Huang, ex-cientista visitante do MIT e atualmente professor assistente de engenharia elétrica e eletrônica na Universidade Tecnológica de Nanyang, em Cingapura; Peter Chai, professor associado de medicina de emergência no Brigham and Women's Hospital; SeungHo Lee, cientista pesquisador no Instituto Koch de Pesquisa Integrativa do Câncer do MIT; Tom Kerssemakers e Ali Imani, ex-alunos de mestrado no Brigham and Women's Hospital; e Jack Chen, aluno de doutorado em engenharia mecânica no MIT.

Naloxona é um antagonista opioide, o que significa que pode se ligar a receptores opioides e bloquear os efeitos de outros opioides, incluindo heroína e fentanil. A droga, que é administrada por injeção ou spray nasal, pode restaurar a respiração normal em apenas alguns minutos após ser administrada.

No entanto, muitas pessoas estão sozinhas quando sofrem uma overdose e podem não receber assistência a tempo de salvar suas vidas. Além disso, com uma nova onda de opioides sintéticos e mais potentes varrendo os EUA, as overdoses de opioides podem ter início mais rápido e ser imprevisíveis. Para tentar superar isso, alguns pesquisadores estão desenvolvendo dispositivos vestíveis que podem detectar uma overdose e administrar naloxona, mas nenhum deles ainda se mostrou bem-sucedido. A equipe do MIT/BWH decidiu projetar um dispositivo implantável que fosse menos volumoso, fornecesse injeção direta de naloxona no tecido subcutâneo e eliminasse a necessidade de o paciente se lembrar de usá-lo.

O dispositivo que os pesquisadores criaram inclui sensores que podem detectar frequência cardíaca, frequência respiratória, pressão arterial e saturação de oxigênio. Em um estudo com animais, os pesquisadores usaram os sensores para medir todos esses sinais e determinar exatamente como eles mudam durante uma overdose de fentanil. Isso resultou em um algoritmo exclusivo que aumenta a sensibilidade do dispositivo para detectar com precisão a overdose de opioides e distingui-la de outras condições em que a respiração é diminuída, como a apneia do sono.

Este estudo mostrou que o fentanil primeiro leva a uma queda na frequência cardíaca, seguida rapidamente por uma desaceleração da respiração. Ao medir como esses sinais mudaram, os pesquisadores foram capazes de calcular o ponto em que a administração de naloxona deveria ser acionada.

“O aspecto mais desafiador do desenvolvimento de uma solução de engenharia para prevenir a mortalidade por overdose é, simultaneamente, abordar a adesão do paciente e a disposição de adotar novas tecnologias, combater o estigma, minimizar as detecções de falsos positivos e garantir a entrega rápida de antídotos”, diz Huang. “Nossa solução proposta aborda essas necessidades não atendidas desenvolvendo um implante robótico miniaturizado equipado com modalidades multissensoriais, capacidades de monitoramento contínuo, tomada de decisão a bordo e um mecanismo inovador de microbombeamento.”

O dispositivo também inclui um pequeno reservatório que pode carregar até 10 miligramas de naloxona. Quando uma overdose é detectada, ele aciona uma bomba que ejeta a naloxona, que é liberada em cerca de 10 segundos.

Em seus estudos com animais, os pesquisadores descobriram que a administração desse medicamento poderia reverter os efeitos de uma overdose em 96% dos casos.

“Criamos um sistema de circuito fechado que pode detectar o início da overdose de opiáceos e então liberar o antídoto, e então você vê essa recuperação”, diz Traverso.

Os pesquisadores imaginam que essa tecnologia poderia ser usada para ajudar pessoas que correm o maior risco de overdose, começando com pessoas que já tiveram uma overdose anterior. Eles agora planejam investigar como tornar o dispositivo o mais amigável possível, estudando fatores como o local ideal para implantação.

“Um pilar fundamental para lidar com a epidemia de opioides é fornecer naloxona a indivíduos em momentos-chave de risco. Nossa visão para este dispositivo é que ele se integre à cascata de estratégias de redução de danos para fornecer naloxona de forma eficiente e segura, prevenindo a morte por overdose de opioides e fornecendo a oportunidade de dar suporte a indivíduos com transtorno de uso de opioides”, diz Chai.

Os pesquisadores esperam poder testar o dispositivo em humanos dentro dos próximos três a cinco anos. Eles agora estão trabalhando para miniaturizar ainda mais o dispositivo e otimizar a bateria de bordo, que atualmente pode fornecer energia por cerca de duas semanas.

A pesquisa foi financiada pela Novo Nordisk, pela McGraw Family Foundation do Brigham and Women's Hospital e pelo Departamento de Engenharia Mecânica do MIT.