Trombosi: un cerotto intelligente fluidifica il sangue solo quando è necessario

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Immagine: schema di patch trombina-sensibile che rilascia l’eparina in risposta alla trombina. Immagine per gentile concessione di Yuqi Zhang.

Un gruppo interdisciplinare di ricercatori ha sviluppato una patch intelligente progettato per monitorare il sangue di un paziente e rilasciare farmaci che lo fluidificano solo quando è necessario ed è in grado di prevenire lo sviluppo di pericolosi coaguli di sangue che potrebbero causare una condizione nota come trombosi. In un modello animale, il cerotto ha dimostrato di essere più efficace dei metodi tradizionali di somministrazione dei farmaci, nel prevenire la trombosi.

La ricerca è stata condotta dalla North Carolina State University e dalla University of North Carolina a Chapel Hill.

La trombosi si verifica quando i coaguli di sangue interrompono il normale flusso del sangue nel corpo causando gravi problemi di salute come l’embolia polmonare, infarto o ictus. I trattamenti attuali spesso si basano sull’uso di anticoagulanti, come l’eparina. Prima dell’ assunzione di questi farmaci, il paziente deve fare degli esami del sangue su base regolare, per assicurarsi un dosaggio corretto. Una dose eccessiva può causare problemi come emorragie spontanee, mentre le dosi che sono troppo basse potrebbero non essere in grado di prevenire la formazione di coaguli.

“Il nostro obiettivo era quello di creare una patch in grado di monitorare il sangue di un paziente e rilasciare farmaci aggiuntivi quando necessario, in modo efficace, un sistema di auto-regolazione”, spiega Zhen Gu, autore co-corrispondente dell’articolo. Gu è Prof. Associato nel programma di ingegneria biomedica comune alle due Università che hanno svolto la ricerca.

“Due anni fa, ho parlato con Zhen Gu sulla significativa necessità clinica della consegna precisa di fluidificanti del sangue”, dice Caterina Gallippi, Prof. Associato al programma congiunto di ingegneria biomedica. ” Insieme al Prof. Yong Zhu e al team di ricerca, abbiamo inventato e creato questo patch”.

Il patch incorpora microaghi realizzati con un polimero che consiste di acido ialuronico (HA) e il farmaco eparina. Il polimero è stato modificato per rispondere alla trombina, un enzima che favorisce la coagulazione del sangue. Appartiene alla categoria delle serin proteasi, cioè è in grado di apportare un taglio alle catene proteiche. La trombina è necessaria per l’attivazione del fibrinogeno nel processo di coagulazione del sangue.

( Vedi anche: Studio mostra come i microbi intestinali aumentano il rischio di trombosi).

Quando i livelli elevati di  trombina nel sangue vengono a contatto con il microago, gli enzimi rompono le catene specifiche di aminoacidi che legano l’eparina all’acido ialuronico, rilasciando l’eparina nel flusso sanguigno.

“Quando nel sangue c’è più trombina, è necessaria più eparina per ridurre la coagulazione”, spiega Yuqi Zhang, dottorando del laboratorio di Gu e co-autore dell’articolo.”Così abbiamo creato una patch che se c’è più trombina nel flusso sanguigno, fornisce più eparina”.

” La quantità di eparina nel cerotto, può essere adattata alle specifiche esigenze del paziente e il cerotto può essere sostituito ogni giorno o meno spesso, se necessario”, dice Jicheng Yu, dottorando nel laboratorio di Gu e co-autore del documento. “Ma la quantità di eparina che viene rilasciata nel sangue del  paziente, sarà determinata in ogni momento dai livelli di trombina nel suo sangue”.

Il team di ricerca ha testato il cerotto intelligente HA-eparina in un modello murino. Negli esperimenti, i topi sono stati iniettati con grandi dosi di trombina che poteva portare a fatale coagulazione del sangue nei polmoni, se non trattata.

Nel primo esperimento, alcuni topi sono stati trattati con eparina, altri con il cerotto HA-eparina e altri non sono stati trattati. I topi sono stati iniettati con trombina 10 minuti dopo il trattamento. Quindici minuti dopo l’iniezione di trombina, solo i topi che non hanno ricevuto alcun trattamento sono morti.

Nel secondo esperimento, la trombina è stata iniettata sei ore dopo il trattamento. Quindici minuti dopo l’iniezione di trombina, tutti i topi trattati con il cerotto HA-eparina stavano bene, mentre circa l’80 per cento dei topi che hanno ricevuto solo eparina, sono morti.

“Siamo entusiasti della possibilità di utilizzare un circuito chiuso, un’ auto-regolazione determinata dal cerotto intelligente per aiutare il trattamento di una condizione che colpisce migliaia di persone ogni anno”, dice Gu. “Questo documento rappresenta un buon primo passo e siamo ora alla ricerca di finanziamenti per eseguire i test preclinici aggiuntivi”.

Il documento, “”Thrombin-Responsive Transcutaneous Patch for Auto-Anticoagulant Regulation”, è stato pubblicato sulla rivista Advanced Materials .

Fonte: NC State University

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