Sviluppata una micropompa elettronica per fornire trattamenti in profondità nel cervello.
Molti farmaci potenzialmente efficaci sono stati creati per il trattamento di disturbi neurologici, ma non possono essere utilizzati nella pratica. Tipicamente, per una condizione come l’epilessia, è essenziale agire esattamente al momento giusto nel cervello. Per questo motivo, il team di ricercatori guidato da Christophe Bernard all’ Inserm Unit 1106, “Institute of Systems Neuroscience” (INS),con la collaborazione degli scienziati dell’ École des Mines de Saint-Étienne e degli scienziati della Linköping University (Sweden), ha sviluppato una micropompa elettronica organica che, in combinazione con un farmaco anticonvulsivante, consente l’inibizione localizzata nel tessuto cerebrale in vitro, di un attacco epilettico.
Questa ricerca è stata pubblicata sulla rivista Advanced Materials.
I farmaci rappresentano l’approccio più utilizzato per il trattamento dei disturbi cerebrali. Tuttavia, molti farmaci promettenti, non possono essere utilizzati nella sperimentazione clinica per diversi motivi:
* sono diluiti in soluzioni potenzialmente tossiche,
* possono essi stessi essere tossici quando raggiungono organi ai quali non sono inizialmente diretti,
* la barriera emato-encefalica impedisce alla maggior parte dei farmaci di raggiungere i loro obiettivi nel cervello,
* farmaci che riescono a penetrare nel cervello agiscono in modo non specifico, cioè sulle regioni sane del cervello, alterando le loro funzioni.
L’epilessia è un tipico esempio di una condizione per la quale molti farmaci non possono essere commercializzati a causa dei loro effetti dannosi, quando avrebbero potuto essere efficaci per il trattamento di pazienti resistenti ai trattamenti convenzionali.
Durante una crisi epilettica, le cellule nervose in una specifica area del cervello sono improvvisamente attivate in maniera eccessiva. Come può questo fenomeno essere controllato senza intaccare le regioni cerebrali sane? Per rispondere a questa domanda, la squadra di Christophe Bernard, in collaborazione con un team guidato da George Malliaras presso il Campus Georges Charpak-Provence delle École des Mines di Saint-Étienne e scienziati svedesi guidati da Magnus Berggren della Linköping University, hanno sviluppato una micropompa biocompatibile che permette di fornire sostanze terapeutiche direttamente alle aree rilevanti del cervello. La micropompa (20 volte più sottili di un capello) è composta da una membrana nota come “scambio cationico,” cioè, contiene ioni negativi attaccati alla superficie. Attrae quindi piccole molecole cariche positivamente, se si tratta di ioni o farmaci.
Quando una corrente elettrica viene applicata alla pompa, il flusso di elettroni generato dirige le molecole di interesse verso l’area di destinazione. La micropompa elettronica organica (rappresentata da un cilindro viola) rilascia direttamente tra i neuroni, molecole attive (sfere) che controllano l’ attività di questi neuroni (fermando l’attività epilettica).
Per convalidare questa nuova tecnica, i ricercatori hanno riprodotto l’ipereccitabilità dei neuroni nel cervello di topo epilettici, in vitro. Essi hanno poi iniettato GABA, un composto prodotto naturalmente nel cervello che inibisce i neuroni, in questa regione iperattiva utilizzando la micropompa. Gli scienziati hanno poi osservato che il composto non solo ha fermato questa attività anomala nella regione bersaglio, ma, soprattutto, non interferisce con il funzionamento delle regioni confinanti.
Questa tecnologia può quindi risolvere tutti i problemi summenzionati, consentendo un’azione localizzata direttamente nel cervello e senza tossicità periferica.
“Combinando elettrodi, come quelli utilizzati per trattare la malattia di Parkinson, con questa micropompa, è possibile utilizzare questa tecnologia per trattare pazienti con epilessia che sono resistenti ai trattamenti convenzionali e pazienti per i quali gli effetti collaterali sono insopportabili “, spiega Christophe Bernard. Sulla base di questi primi risultati, i ricercatori stanno ora lavorando per passare a un modello in vivo in animali, per combinare il sistema ad alta tecnologia con un microchip sviluppato nel 2013.
Il dispositivo potrebbe essere integrato e autonomo. Il chip potrebbe essere utilizzato per rilevare la presenza imminente di un attacco epilettico in modo da attivare la pompa per iniettare il farmaco al momento giusto. E’ possibile così, controllare l’attività del cervello, dove e quando è necessario. Oltre all’ epilessia, questa tecnologia state-of-the-art, in combinazione con farmaci esistenti, offre nuove opportunità per molte patologie del cervello che sono difficili da trattare.
Fonte: Controlling Epileptiform Activity with Organic Electronic Ion Pumps. Williamson, A., Rivnay, J., Kergoat, L., Jonsson, A., Inal, S., Uguz, I., Ferro, M., Ivanov, A., Sjöström, T. A., Simon, D. T., Berggren, M., Malliaras, G. G. and Bernard, C. (2015), Advanced Materials. doi:10.1002/adma.201500482.
