O material esponjoso pode ser carregado com anti-inflamatórios liberados em resposta a pequenas mudanças no pH do corpo. Durante uma crise de artrite, a articulação fica inflamada e ligeiramente mais ácida do que o tecido circundante.

O material, desenvolvido por pesquisadores da Universidade de Cambridge, foi projetado para responder a essa mudança natural de pH. À medida que a acidez aumenta, o material se torna mais macio e gelatinoso, desencadeando a liberação de moléculas de fármacos que podem ser encapsuladas em sua estrutura.

Como o material é projetado para responder apenas dentro de uma faixa estreita de pH, a equipe diz que os medicamentos podem ser liberados precisamente onde e quando são necessários, reduzindo potencialmente os efeitos colaterais.

Se usada como cartilagem artificial em articulações artríticas, essa abordagem poderia permitir o tratamento contínuo da artrite, melhorando a eficácia dos medicamentos para aliviar a dor e combater a inflamação. A artrite afeta mais de 10 milhões de pessoas no Reino Unido, custando ao NHS cerca de £ 10,2 bilhões anualmente. Em todo o mundo, estima-se que afete mais de 600 milhões de pessoas.

Embora sejam necessários ensaios clínicos extensivos antes que o material possa ser usado em pacientes, os pesquisadores afirmam que sua abordagem pode melhorar os resultados para pessoas com artrite e outras condições, incluindo câncer. Seus resultados foram publicados no periódico Journal of the American Chemical Society .

O material desenvolvido pela equipe de Cambridge utiliza ligações cruzadas reversíveis e especialmente projetadas dentro de uma rede polimérica. A sensibilidade dessas ligações a mudanças nos níveis de acidez confere ao material propriedades mecânicas altamente responsivas.

O material foi desenvolvido no grupo de pesquisa do Professor Oren Scherman, no Departamento de Química Yusuf Hamied, em Cambridge. O grupo é especializado em projetar e construir esses materiais exclusivos para uma gama de aplicações potenciais.

“Já faz algum tempo que nos interessamos pelo uso desses materiais nas articulações, já que suas propriedades podem imitar as da cartilagem”, disse Scherman, Professor de Química Supramolecular e de Polímeros e Diretor do Laboratório Melville para Síntese de Polímeros. “Mas combinar isso com a administração altamente direcionada de fármacos é uma perspectiva realmente empolgante.”

“Esses materiais podem 'sentir' quando algo está errado no corpo e responder administrando o tratamento exatamente onde ele é necessário”, disse o Dr. Stephen O'Neill, primeiro autor do estudo. “Isso poderia reduzir a necessidade de doses repetidas de medicamentos, ao mesmo tempo em que melhora a qualidade de vida dos pacientes.”

Ao contrário de muitos sistemas de administração de medicamentos que requerem gatilhos externos, como calor ou luz, este é alimentado pela química do próprio corpo. Os pesquisadores afirmam que isso pode abrir caminho para tratamentos de artrite mais duradouros e direcionados, que respondem automaticamente às crises, aumentando a eficácia e reduzindo os efeitos colaterais prejudiciais.

Em testes de laboratório, pesquisadores impregnaram o material com um corante fluorescente para imitar o comportamento de um medicamento real. Eles descobriram que, em níveis de acidez típicos de uma articulação artrítica, o material liberava substancialmente mais carga do medicamento em comparação com níveis de pH normais e saudáveis.

“Ao ajustar a química desses géis, podemos torná-los altamente sensíveis às sutis mudanças na acidez que ocorrem no tecido inflamado”, disse a coautora Dra. Jade McCune. “Isso significa que os medicamentos são liberados quando e onde são mais necessários.”

Os pesquisadores afirmam que a abordagem poderia ser adaptada a uma série de condições médicas, por meio do ajuste fino da química do material. "É uma abordagem altamente flexível, então poderíamos, em teoria, incorporar medicamentos de ação rápida e lenta, e ter um único tratamento que dura dias, semanas ou até meses", disse O'Neill.

Os próximos passos da equipe envolverão testar os materiais em sistemas vivos para avaliar seu desempenho e segurança em um ambiente fisiológico. A equipe afirma que, se bem-sucedida, sua abordagem poderá abrir caminho para uma nova geração de biomateriais responsivos, capazes de tratar doenças crônicas com maior precisão.

A pesquisa foi apoiada pelo Conselho Europeu de Pesquisa e pelo Conselho de Pesquisa em Engenharia e Ciências Físicas (EPSRC), parte do UK Research and Innovation (UKRI). A pesquisa está sendo comercializada com o apoio da Cambridge Enterprise , o braço de inovação da universidade. Oren Scherman é membro do Jesus College, em Cambridge.