Ao fazer uso de enzimas encontradas no trato digestivo, os engenheiros do MIT desenvolveram uma maneira de aplicar um revestimento sintanãtico tempora¡rio ao revestimento do intestino delgado. Esse revestimento pode ser adaptado para administrar medicamentos, ajudar na digestãoou evitar que nutrientes como a glicose sejam absorvidos.

Em um estudo realizado em porcos, os pesquisadores demonstraram que poderiam usar essa abordagem para simplificar a administração de medicamentos que normalmente devem ser tomados várias vezes ao dia. Eles também modificaram os revestimentos para liberar a enzima lactase, que ajuda as pessoas a digerir o açúcar do leite lactose, e para bloquear a absorção de glicose, o que poderia oferecer uma nova estratanãgia para tratar diabetes ou obesidade.

“Essas três aplicações são bastante distintas, mas oferecem uma noção da amplitude das coisas que podem ser feitas com essa abordagem”, diz Giovanni Traverso, professor assistente de engenharia meca¢nica do MIT, gastroenterologista do Hospital Brigham and Women's, e saªnior autor do estudo.

O revestimento consiste em um pola­mero feito de moléculas de dopamina, que podem ser consumidas na forma la­quida. Assim que a solução chega ao intestino delgado, as moléculas são montadas em um pola­mero, em uma reação catalisada por uma enzima encontrada no intestino delgado.

Junwei Li, pa³s-doutorado no Instituto Koch para Pesquisa Integrativa do Ca¢ncer do MIT, éo principal autor do estudo, que aparece hoje na Science Translational Medicine .

A equipe do MIT começou a trabalhar neste projeto com o objetivo de tentar desenvolver formulações de medicamentos la­quidos que pudessem oferecer uma alternativa mais fa¡cil de engolir a s ca¡psulas, especialmente para criana§as. A ideia deles era criar um revestimento de pola­mero para o revestimento intestinal, que se formaria após ser engolido como uma solução de mona´meros (os blocos de construção dos polímeros).

“As criana§as geralmente não conseguem tomar formas de dosagem sãolidas, como ca¡psulas e comprimidos”, diz Traverso. “Comea§amos a pensar se podera­amos desenvolver formulações la­quidas que pudessem formar um revestimento epitelial sintanãtico que pudesse então ser usado para a administração de medicamentos, tornando mais fa¡cil para o paciente receber o medicamento.”

Eles se inspiraram na natureza e começam a fazer experiências com um pola­mero chamado polidopamina (PDA), que éum componente da substância pegajosa que os mexilhaµes secretam para ajuda¡-los a se agarrar a s rochas. O PDA éfeito de mona´meros de dopamina - a mesma substância química que atua como neurotransmissor no cérebro.

Os pesquisadores descobriram que uma enzima chamada catalase pode ajudar a reunir moléculas de dopamina no pola­mero de PDA. A catalase éencontrada em todo o trato digestivo, com na­veis especialmente elevados na regia£o superior do intestino delgado.

Em um estudo realizado em porcos, os pesquisadores mostraram que, se entregassem dopamina em uma solução la­quida, junto com uma pequena quantidade de pera³xido de hidrogaªnio (em na­veis reconhecidos como seguros), a catalase no intestino delgado quebra o pera³xido de hidrogaªnio em águae oxigaªnio. Esse oxigaªnio ajuda as moléculas de dopamina a se unirem no pola­mero de PDA. Em poucos minutos, uma fina pela­cula de PDA se forma, revestindo o revestimento do intestino delgado.

“Esses polímeros tem propriedades de mucoadesão, o que significa que, após a polimerização, o pola­mero pode aderir a  parede intestinal com muita força”, diz Li. “Desta forma, podemos gerar revestimentos sintanãticos semelhantes a epiteliais nasuperfÍcie intestinal original.”

Depois que os pesquisadores desenvolveram o revestimento, eles começam a experimentar maneiras de modifica¡-lo para uma variedade de aplicações. Eles mostraram que podiam anexar uma enzima chamada beta-galactosidase (lactase) ao filme e que esse filme poderia ajudar na digestãoda lactose. Em porcos, esse revestimento melhorou a eficiência da digestãoda lactose em cerca de 20 vezes.

Para outra aplicação, os pesquisadores incorporaram um medicamento chamado praziquantel, que éusado para tratar a esquistossomose, uma doença tropical causada por vermes parasitas. Normalmente, este medicamento deve ser administrado três vezes ao dia, mas com esta formulação, pode ser administrado apenas uma vez ao dia e libertado gradualmente ao longo do dia. Essa abordagem também pode ser útil para antibia³ticos que precisam ser administrados mais de uma vez por dia, dizem os pesquisadores.

Por último, os pesquisadores mostraram que poderiam incorporar o pola­mero com pequenos reticuladores que tornam o revestimento impenetra¡vel a  glicose (e potencialmente a outras molanãculas). Isso pode ajudar no controle do diabetes, obesidade ou outros distúrbios metaba³licos, dizem os pesquisadores.

Nesse estudo, os pesquisadores mostraram que o revestimento dura cerca de 24 horas, após o qual éeliminado junto com as células que compõem o revestimento intestinal, sendo continuamente substitua­do. Para seus estudos em porcos, os pesquisadores entregaram a solução por endoscopia, mas prevaªem o desenvolvimento de uma formulação pota¡vel para uso humano. Os pesquisadores também estãodesenvolvendo outras formulações alternativas, incluindo ca¡psulas e comprimidos.

Os pesquisadores realizaram alguns estudos preliminares de segurança em ratos e descobriram que a solução de dopamina não tinha efeitos prejudiciais. Seus estudos também sugeriram que a maioria ou todas as moléculas de dopamina se tornam parte do revestimento sintanãtico e não chegam ao tecido ou a  corrente sanguínea, mas a equipe planeja fazer estudos adicionais de segurança para explorar quaisquer possa­veis efeitos que a dopamina possa ter.

Além disso, os pesquisadores investigaram a capacidade de absorção de nutrientes do intestino após 24 horas e não mostraram nenhuma diferença entre os animais que receberam o revestimento epitelial sintanãtico gastrointestinal (GSEL) e aqueles que não receberam o GSEL.

Além disso, a equipe descobriu que o revestimento foi capaz de aderir bem ao tecido GI humano.

A pesquisa foi financiada pela Fundação Bill & Melinda Gates, pelo National Institutes of Health e pelo Departamento de Engenharia Meca¢nica do MIT.