Gli scienziati di Cambridge hanno sviluppato un materiale simile alla cartilagine che rileva l’infiammazione e rilascia i farmaci esattamente quando e dove sono necessari.
Gli scienziati dell’Università di Cambridge hanno creato un nuovo tipo di materiale morbido in grado di rilevare anche i più piccoli cambiamenti chimici nel corpo e di somministrare il farmaco direttamente nel punto in cui si verifica il problema
La sostanza gelatinosa può essere infusa con farmaci antinfiammatori, che vengono rilasciati quando l’ambiente circostante diventa leggermente più acido. Questo è particolarmente utile durante una riacutizzazione dell’artrite, quando le articolazioni infiammate mostrano naturalmente un calo del pH rispetto ai tessuti sani.
Con l’aumentare dell’acidità, il materiale cambia consistenza, diventando più morbido e flessibile. Questo cambiamento agisce come un segnale, inducendo il gel a rilasciare il farmaco in esso contenuto. Poiché la risposta si verifica solo entro un intervallo di pH specifico, il trattamento può essere mirato direttamente alla zona infiammata, riducendo il rischio di effetti collaterali indesiderati.
Potenziale nel trattamento dell’artrite
Se utilizzato come cartilagine artificiale nelle articolazioni artritiche, questo approccio potrebbe consentire il trattamento continuativo dell’artrite, migliorando l’efficacia dei farmaci per alleviare il dolore e combattere l’infiammazione. L’artrite colpisce oltre 10 milioni di persone nel Regno Unito, con un costo stimato di 10,2 miliardi di sterline all’anno per il Servizio Sanitario Nazionale. Si stima che colpisca oltre 600 milioni di persone in tutto il mondo.
Sebbene siano necessari ampi studi clinici prima che il materiale possa essere utilizzato sui pazienti, i ricercatori affermano che il loro approccio potrebbe migliorare i risultati per le persone affette da artrite e per quelle affette da altre patologie, incluso il cancro.
I loro risultati sono pubblicati sul Journal of the American Chemical Society.
Il materiale sviluppato dal team di Cambridge utilizza legami incrociati reversibili e appositamente progettati all’interno di una rete polimerica. La sensibilità di questi legami alle variazioni dei livelli di acidità conferisce al materiale proprietà meccaniche altamente reattive.
Il materiale è stato sviluppato dal gruppo di ricerca del Professor Oren Scherman presso il Dipartimento di Chimica Yusuf Hamied di Cambridge. Il gruppo è specializzato nella progettazione e realizzazione di questi materiali unici per una vasta gamma di potenziali applicazioni.
Combinazione di proprietà simili alla cartilagine con la somministrazione di farmaci
“Da tempo eravamo interessati all’utilizzo di questi materiali nelle articolazioni, poiché le loro proprietà possono imitare quelle della cartilagine“, ha affermato Scherman, professore di chimica supramolecolare e dei polimeri e direttore del Melville Laboratory for Polymer Synthesis. “Ma combinare questo con un rilascio di farmaci altamente mirato è una prospettiva davvero entusiasmante“.
“Questi materiali possono ‘percepire’ quando qualcosa non va nell’organismo e rispondere somministrando il trattamento esattamente dove serve”, ha affermato il primo autore, il Dott. Stephen O’Neill. “Questo potrebbe ridurre la necessità di dosi ripetute di farmaci, migliorando al contempo la qualità della vita dei pazienti”.
A differenza di molti sistemi di somministrazione di farmaci che richiedono stimoli esterni come calore o luce, questo è alimentato dalla chimica dell’organismo. I ricercatori affermano che questo potrebbe aprire la strada a trattamenti per l’artrite mirati e più duraturi, che rispondono automaticamente alle riacutizzazioni, aumentandone l’efficacia e riducendo al contempo gli effetti collaterali dannosi.
Nei test di laboratorio, i ricercatori hanno caricato il materiale con un colorante fluorescente per simulare il comportamento di un farmaco reale. Hanno scoperto che, a livelli di acidità tipici di un’articolazione artritica, il materiale rilasciava una quantità di farmaco notevolmente maggiore rispetto a livelli di pH normali e salutari.
Approccio flessibile e sintonizzabile
“Modificando la chimica di questi gel, possiamo renderli altamente sensibili alle sottili variazioni di acidità che si verificano nei tessuti infiammati”, ha affermato la coautrice, la dott.ssa Jade McCune. “Ciò significa che i farmaci vengono rilasciati quando e dove sono più necessari”.
Leggi anche:Artrite reumatoide: nuove intuizioni sull’infiammazione
I ricercatori affermano che l’approccio potrebbe essere adattato a una vasta gamma di condizioni mediche, perfezionando la chimica del materiale. “È un approccio altamente flessibile, quindi in teoria potremmo incorporare sia farmaci ad azione rapida che ad azione lenta, e avere un unico trattamento che dura giorni, settimane o persino mesi“, ha affermato O’Neill.
I prossimi passi del team consisteranno nel testare i materiali su sistemi viventi per valutarne le prestazioni e la sicurezza in un ambiente fisiologico. Il team afferma che, in caso di successo, il loro approccio potrebbe aprire la strada a una nuova generazione di biomateriali reattivi, in grado di trattare le malattie croniche con maggiore precisione.