Notícia com publicação científica
Novo sistema mecânico pode ser usado para administrar medicamentos no trato gastrointestinal ou monitorar ambientes aquáticos
Nova tecnologia é inspirada no sistema de fixação de rêmoras
Divulgação, MIT
26 de julho de 2025, 10:13

Fonte

Anne Trafton, MIT News

Publicação Original

Instituto de Tecnologia de Massachusetts

Áreas

Bioengenharia, Biofísica, Biomateriais, Biomecânica, Ciência dos Materiais, Dispositivos Vestíveis, Engenharia Biomédica, Entrega de Medicamentos, Monitoramento Ambiental, Oceanografia, Sensoriamento Remoto

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Resumo

Nos EUA, pesquisadores demonstraram que um novo dispositivo – inspirado no sistema de fixação usado pelas rêmoras – pode aderir ao revestimento do trato gastrointestinal, cuja camada mucosa dificulta a fixação de qualquer tipo de sensor ou cápsula de administração de medicamentos.

Usando o novo sistema adesivo, os pesquisadores demonstraram que poderiam obter autoadesão automática para administrar medicamentos antivirais para HIV ou RNA no trato gastrointestinal, e também poderiam utilizá-lo como um sensor para a doença do refluxo gastroesofágico (DRGE).

O dispositivo também pode ser acoplado a peixes para monitorar ambientes aquáticos.

Foco do Estudo

Desenvolver um dispositivo com um sistema adesivo que tenha eficácia na fixação em superfícies macias e flexíveis em condições extremas, como na mucosa gastrointestinal.

Por que é importante?

A maioria dos medicamentos à base de proteínas e RNA não pode ser tomada por via oral, pois serão decompostos antes de serem absorvidos pelo trato gastrointestinal (TGI).

Mas a liberação controlada de medicamentos diretamente no TGI é um desafio. Um dos grandes obstáculos é que o trato digestivo é revestido por uma membrana mucosa escorregadia que está em constante movimentação e é de difícil adesão para  qualquer sistema de liberação de medicamentos.

Além disso, qualquer dispositivo que consiga se fixar a esse revestimento – se a ligação não for forte o suficiente –  provavelmente será desalojado por alimentos ou líquidos que se movem pelo trato gastrointestinal.

Estudo

Inspirados por um peixe que usa um órgão de sucção especializado para se prender a tubarões e outros animais marinhos, pesquisadores desenvolveram um dispositivo adesivo mecânico que pode se fixar a superfícies macias e flexíveis debaixo d’água ou em condições extremas, permanecendo lá por dias ou semanas.

O estudo é uma colaboração entre pesquisadores do MIT, Brigham and Women’s Hospital, Instituto Broad e Boston College;  o Dr. Ziliang (Troy) Kang, pesquisador do MIT, é o autor principal do estudo, publicado na revista científica Nature.

O estudo foi liderado pelo Dr. Giovanni Traverso, professor de Engenharia Mecânica no MIT e gastroenterologista no Brigham and Women’s Hospital. Pesquisadores da equipe do Dr. Giovanni Traverso têm trabalhado em dispositivos ingeríveis que possam liberar gradualmente uma carga útil de medicamento ao longo de dias, semanas ou até mais tempo.

Neste estudo, a equipe do MIT se baseou na rêmora, também conhecida como peixe-sugador, que se agarra a seus hospedeiros para ‘pegar carona’ e obter restos de comida. Para explorar como a rêmora se fixa a superfícies macias e dinâmicas com tanta força, o professor Giovanni Traverso se uniu ao Dr. Christopher Kenaley, professor de Biologia no Boston College, que estuda rêmoras e outros peixes.

Ao imitar as características anatômicas dos sistemas de ‘fixação’ de alguns tipos de rêmoras, a equipe do MIT conseguiu criar um dispositivo com adesão igualmente forte para uma variedade de aplicações no trato gastrointestinal e em ambientes subaquáticos.

Os pesquisadores usaram borracha de silicone e materiais inteligentes sensíveis à temperatura para criar o dispositivo adesivo, chamado de ‘sistema mecânico de adesão suave subaquática’ (ou MUSAS, da sigla em inglês). O dispositivo totalmente passivo e em forma de disco, pode se autoaderir ao revestimento da mucosa gastrointestinal ou mesmo a peixes que se movimentam em ambiente subaquático.

Compreender a física e a mecânica fundamentais de como essa parte do peixe adere a outro organismo nos ajudou a estabelecer os fundamentos de como projetar um sistema adesivo sintético

Dr. Giovanni Traverso, professor de Engenharia Mecânica no MIT e gastroenterologista no Brigham and Women’s Hospital

Resultados

Os pesquisadores demonstraram que o dispositivo pode ser fixado a uma variedade de superfícies macias, mesmo em condições úmidas ou altamente ácidas. Eles testaram o dispositivo em diversas aplicações diferentes, incluindo o monitoramento de ambiente aquático. Após adicionar um sensor de temperatura ao dispositivo, os pesquisadores demonstraram que podiam fixá-lo a um peixe e medir com precisão a temperatura da água enquanto o peixe nadava em alta velocidade.

Para demonstrar aplicações médicas, os pesquisadores incorporaram um sensor de impedância ao dispositivo e demonstraram que ele poderia aderir ao esôfago em um modelo animal, o que lhes permitiu monitorar o refluxo do fluido gástrico. A tecnologia poderia oferecer uma alternativa aos sensores atuais para DRGE, que são administrados por um tubo inserido pelo nariz ou pela boca e fixado na parte inferior do esôfago.

Também foi demonstrado que o dispositivo poderia ser usado para liberação sustentada de dois tipos diferentes de agentes terapêuticos, em testes com animais. Primeiro, os pesquisadores demonstraram que podiam integrar um medicamento para HIV aos materiais que compõem o dispositivo (policaprolactona e silicone). Uma vez aderido ao revestimento do estômago, o medicamento foi sendo liberado ao longo de uma semana.

Os pesquisadores também criaram uma versão do dispositivo que poderia ser usada para a administração de moléculas maiores, como RNA.

Os pesquisadores agora planejam adaptar o dispositivo para a administração de outros tipos de medicamentos, bem como vacinas. Outra possível aplicação é o uso dos dispositivos para estimulação elétrica, que o laboratório de Traverso já demonstrou poder ativar hormônios que regulam o apetite.

Em suas publicações, o Portal SciAdvances tem o único objetivo de divulgação científica, tecnológica ou de informações comerciais para disseminar conhecimento. Nenhuma publicação do Portal SciAdvances tem o objetivo de aconselhamento, diagnóstico, tratamento médico ou de substituição de qualquer profissional da área da saúde. Consulte sempre um profissional de saúde qualificado para a devida orientação, medicação ou tratamento, que seja compatível com suas necessidades específicas.

Autores/Pesquisadores Citados

Dr. Giovanni Traverso

Professor de Engenharia Mecânica no MIT e gastroenterologista no Brigham and Women’s Hospital

Dr. Ziliang (Troy) Kang

Pesquisador do MIT

Dr. Christopher Kenaley

Professor de Biologia no Boston College

Publicação

Acesse o artigo científico completo (em inglês).

Acesse a revista científica Nature (em inglês).

Mais Informações

Acesse a notícia original completa na página do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (em inglês).

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