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 VEGF podporující tvorbu cév obklopujících srdce a třetí sada pak 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, členka Kochova institutu na MIT.
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. injekcí 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. Podle autorů studie udržoval po měsíci chlazení stabilitu zapouzdřených léčiv nad 80 % a mechanickou pevnost nad 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.
Výzkumníci 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, doi: 10.1016/j.celbio.2025.100249.
2. A new patch could help to heal the heart. Massachusetts Institute of Technology. Dostupné na: https://news.mit.edu/2025/new-patch-could-help-heal-heart-1104
