Výzkumníci z Massachusetts Institute of Technology (MIT) vyvinuli platformu nazvanou TIMED (Temporal Intervention with Microparticle Encapsulation and Delivery). Tento implantovatelný hybridní systém obsahuje mikročástice naplněné různými léčivy v pevném hydrogelu se sekvenčním kontrolovaným uvolňováním. Má vhodné mechanické vlastnosti, je biokompatibilní a dlouhodobě stabilní.
Podle slov autorů se jedná o metodu, která jako první přináší různá terapeutika v potřebný čas a slaďuje účinky léků s definovanými fázemi regenerace a hojení, čímž zvyšuje účinnost léčby.
Flexibilní náplast na podávání léků je po IM aplikována na srdce již během operace. Je navržena tak, že se různé léky uvolňují podle předem naprogramovaného harmonogramu a hned po zákroku začnou uzdravovat poškozenou srdeční tkáň. Mikročástice pro podávání léků mají podobu kapslí s víčky. Tyto kapsle jsou vyrobeny z polymeru a mohou být naplněny lékem a uzavřeny. Vědci dokážou naprogramovat částice tak, aby uvolnily svůj obsah v daný čas.
Pro léčbu srdce po IM byly navrženy částice, které se rozkládají 1–3 dny, 7–9 dnů a 12–14 dnů po implantaci náplasti. O hojení se tak stará trojice léků podporující srdce různými způsoby. První sada částic uvolňuje růstový faktor, neuregulin 1, který pomáhá zabránit buněčné smrti. Druhá sada uvolňuje vaskulární endotelový růstový faktor (VEGF) podporující tvorbu cév obklopujících srdce a třetí sada potom lék s malou molekulou nazvanou GW788388, který inhibuje tvorbu jizvy. „Klíčové složky se uvolňují přesně ve správný čas a v pořadí, které tělo přirozeně používá k hojení,“ objasňuje spoluautorka studie dr. Ana Jaklenec.
Testy na myších modelech ukázaly, že při léčbě srdce za pomoci TIMED vykazovala zvířata o 33 % vyšší míru přežití v porovnání s absencí léčby a o 17 % v porovnání s i.v. aplikací stejných léčiv 1., 7. a 14. den po IM. Navíc bylo v porovnání s oběma kontrolami zjištěno 50% snížení množství poškozené tkáně a významně vyšší srdeční výdej.
Autoři studie se v souvislosti s těmito výsledky domnívají, že pokud by byl tento typ náplasti schválen pro použití u lidí, mohl by u pacientů po IM pomoci obnovit více srdečních funkcí, než je možné nyní. Pomocí testů ověřili, že náplasti podporují růst cév, pomáhají většímu počtu buněk přežít a snižují množství fibrózy.
TIMED prokázal vynikající mechanické vlastnosti a biokompatibilitu pro dlouhodobou implantaci. Výzkumníci potvrdili, že se tyto náplasti časem rozpustí a zhruba po roce tvoří již jen velmi tenkou vrstvou, která nenarušuje mechanickou funkci srdce. Náplast navíc zůstává bezpečně na místě během celého procesu implantace i v pooperačním období, navzdory dynamickému prostředí se srdečními kontrakcemi. Je tak zajištěn cílený a konzistentní terapeutický účinek s minimálním rizikem migrace materiálu.
Systém TIMED také prokázal schopnost dlouhodobého skladování s minimální degradací nebo zhoršením mechanických vlastností proteinů. Po měsíci chlazení udržoval stabilitu zapouzdřených léčiv > 80 % a mechanickou pevnost > 85 %. Jelikož cílem systému je usnadnit opakované podávání léků, může náplast zlepšit dlouhodobé zotavování, a tím zmírňovat vysoké náklady spojené s následnými zákroky při neúspěšném doléčování osob s prodělaným IM.
Současná verze náplasti musí být chirurgicky implantována, ale vědci už zkoumají možnost začlenění mikročástic do stentů. Ty by mohly být zavedeny do tepen a léky by byly podávané podle stanoveného harmonogramu. Autoři dodávají, že schopnost platformy TIMED programovat vícefázové uvolňování léků by mohla optimalizovat léčebné protokoly a rozšířit se do mnoha dalších terapeutických oblastí, kde přesně plánované intervence zvyšují účinnost a bezpečnost.
(hno)
Zdroje:
1. Wang E. Y., Calle E. A., Ying B. et al. TIMED: Temporal intervention with microparticle encapsulation and delivery – a programmed release system for post-myocardial infarction therapy. Cell Biomaterials 2025; 2 (1): 100249, doi: 10.1016/j.celbio.2025.100249.
2. Trafton A. A new patch could help to heal the heart. MIT News, 2025 Nov 4. Dostupné na: https://news.mit.edu/2025/new-patch-could-help-heal-heart-1104
