Adesivo bioeletrônico usa bactérias vivas para tratar psoríase em camundongos

Um dos primeiros dispositivos bioeletrônicos a combinar bactérias vivas da pele com sensores reduziu a inflamação e estimulou a regeneração saudável da pele em camundongos com psoríase, uma doença autoimune crônica caracterizada pelo crescimento acelerado de células da pele. Uma versão futura da tecnologia poderá ajudar a tratar algumas das 125 milhões de pessoas com psoríase em todo o mundo. As descobertas foram publicadas na revista Science.

“Para o modelo de camundongo, quatro dias ou perto de uma semana devem ser suficientes para o tratamento”, diz Bozhi Tian, da Universidade de Chicago, cuja equipe desenvolveu o dispositivo. “Se você está pensando na potencial aplicação clínica em um ser humano, será necessário mais tempo – mas isso pode ser feito facilmente.”

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A camada superior do dispositivo possui sensores eletrônicos que podem medir a impedância elétrica da pele – que é um indicador para acompanhar a espessura e a secura da pele – juntamente com a temperatura e a umidade do corpo. A camada inferior consiste em um material de hidrogel macio que contém bactérias vivas Staphylococcus epidermidis, um componente do microbioma normal da pele humana. Estas bactérias são misturadas com amido e gelatina para imitar um “biofilme” no qual as bactérias podem prosperar.

A bactéria S. epidermidis produz naturalmente um metabólito capaz de interromper o crescimento hiperativo das células da pele. Ao longo do tratamento, este metabolito estimulou o crescimento normal da pele. Os pesquisadores puderam acompanhar o processo monitorando a mudança na impedância elétrica da pele e observando a redução dos sintomas clínicos.

Essa tecnologia poderá eventualmente levar a dispositivos que utilizem a informação do sensor para ajustar continuamente os benefícios terapêuticos das bactérias vivas, escreveu Peder Olofsson, do Instituto Karolinska, na Suécia, em um artigo de perspectiva que explora as implicações da nova tecnologia.

O estudo recente de Tian e seus colegas revelou que uma camada intermediária do dispositivo pode ser usada para fornecer estimulação elétrica após um tratamento bem-sucedido, o que mata a bactéria S. epidermidis e desinfeta a pele. Mas resultados preliminares e não publicados sugerem que certos níveis de estimulação elétrica podem, na verdade, aumentar a atividade terapêutica das bactérias da pele, em vez de matá-las. Isto sugere que, através de um controle cuidadoso da estimulação elétrica, pode ser possível acelerar ou abrandar a taxa de tratamento para satisfazer as necessidades do indivíduo a ser tratado.

“O que estamos fazendo agora é usar a estimulação elétrica para modular ainda mais a atividade microbiana”, diz Tian. “Assim, você ainda pode manter as células vivas, mas com um efeito terapêutico aprimorado.”

No artigo publicado, os pesquisadores descrevem o uso de eletrônica viva biointegrada ativa para controlar a inflamação.

Eles relatam que, no desenvolvimento de dispositivos biomédicos que necessitam de interface com tecidos biológicos, existe o desafio de fazer a ponte entre dispositivos, que geralmente são duros e operam através de sinais elétricos, e tecidos, que são moles e utilizam principalmente condução iônica. Assim, apesar de interfaces perfeitas entre dispositivos eletrônicos e tecidos biológicos terem o potencial de revolucionar o diagnóstico e o tratamento de doenças, essas disparidades biológicas e biomecânicas entre materiais sintéticos e tecidos vivos apresentam desafios nas interfaces de transdução de sinais bioelétricos.

Neste estudo, foi apresentada a plataforma de eletrônica viva biointegrada ativa (ABLE), abrangendo capacidades em todas as propriedades biogênicas, biomecânicas e bioelétricas simultaneamente. A biointerface viva, compreendendo uma camada bioeletrônica e um composto de hidrogel carregado de Staphylococcus epidermidis, permite a transdução de sinal multimodal no nexo micróbio-mamífero. Os componentes extracelulares dos hidrogéis vivos, preparados através da liberação térmica de cadeias poliméricas de amilose que ocorrem naturalmente, são viscoelásticos, capazes de sustentar as bactérias com alta viabilidade.

Através de registros eletrofisiológicos e sondagens sem fio da impedância elétrica da pele, temperatura corporal e umidade, a ABLE monitora a intervenção microbiana na psoríase. O uso do dispositivo melhorou o tratamento da doença em um modelo de psoríase em camundongos.

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Fontes:
Science, Vol. 384, Nº 6699, em 30 de maio de 2024.
New Scientist, notícia publicada em 30 de maio de 2024.