Un team di ricercatori dell’Università di Cambridge sta reinventando il trattamento delle malattie croniche. Guidato dal professor Oren Scherman del Dipartimento di Chimica di Yusuf Hamied, il team ha aperto la strada a un nuovo biomateriale reattivo che imita il tessuto umano e può adattarsi alla chimica mutevole del corpo, con il potenziale per essere usato come terapia efficace per le malattie a lungo termine.
I biomateriali possono rientrare in molte categorie, tra cui impianti ceramici, metallici e polimerici, e stanno diventando sempre più avanzati. I biomateriali sono spesso usati per sostituire parti del corpo – comunemente articolazioni – o per ripristinare la funzione cardiaca: ad esempio, sostituire le valvole cardiache e i vasi sanguigni negli interventi chirurgici di bypass.
Di recente, si è concentrata crescente sullo sviluppo di biomateriali in tutta la letteratura scientifica, con l’Università di Cambridge aprendo la strada. Ad esempio, il Cambridge Center for Medical Materials ha sviluppato impalcature ingegnerizzate dei tessuti cardiaci, offrendo un nuovo potenziale per la riparazione rigenerativa del muscolo cardiaco. Il lavoro svolto dal gruppo di ricerca di Scherman, tuttavia, potrebbe alimentare un nuovo futuro dei sistemi di rilascio di farmaci.
“Il lavoro svolto dal gruppo di ricerca di Scherman, tuttavia, potrebbe alimentare un nuovo futuro dei sistemi di rilascio di farmaci”
Il team ha sviluppato un biomateriale che può cambiare le sue proprietà meccaniche in risposta ai cambiamenti di pH all’interno del corpo. Questo materiale è costituito da polimeri: lunghe catene ripetute di molecole che sono chineticamente bloccate insieme. Il materiale può essere caricato con farmaci specifici per una determinata condizione cronica. Quando il pH dell’ambiente cambia, il “bloccaggio” delle molecole risponde. Ciò significa quando l’acidità aumenta, come si verifica in tempi di infiammazione, il materiale diventa gelatina, innescando il rilascio dei farmaci che sono contenuti all’interno. Il materiale sembra anche essere un ottimo mimico di tessuto umano ed è stato quindi soprannominato “cartilagine artificiale”.
Un’area in cui mostra un grande potenziale è nel trattamento di alcuni tipi di artrite. L’artrite colpisce 1 su 6 persone nel Regno Unito, con sintomi tra cui dolore, affaticamento e immobilità. I tipi chiave di artrite includono l’artrosi e l’artrite reumatoide (RA), una malattia autoimmune che spesso colpisce i giovani. L’AR si traduce in infiammazione, gonfiore e spesso la rottura della cartilagine e dell’osso nelle articolazioni, nonché problemi in altri organi.
Al momento, le principali opzioni di trattamento per l’AR sono farmaci anti-rheumatici modificanti la malattia (DMARD) e farmaci biologici, che bloccano l’attacco del sistema immunitario di alcune articolazioni. Tuttavia, questi immunosoppressori sono farmaci molto potenti, inclusi alcuni degli stessi agenti usati nella chemioterapia del cancro e come tali hanno molti effetti collaterali. I sintomi dolorosi dell’AR sono gestiti da antidolorifici e antinfiammatori che verrebbero utilizzati nella cartilagine artificiale.
“Questi materiali possono” percepire “quando qualcosa non va nel corpo e risponde fornendo cure proprio dove è necessario”
La cartilagine artificiale non mira ad avere un effetto curativo per le condizioni artritiche, ma offre invece molte persone che soffrono di sollievo in un modo che è altamente sensibile alla chimica del proprio corpo. “Questi materiali possono” percepire “quando qualcosa non va nel corpo e risponde fornendo cure proprio dove è necessario. Ciò potrebbe ridurre la necessità di ripetute dosi di farmaci, migliorando al contempo la qualità della vita del paziente”, spera che il primo autore Stephen O’Neill.
Allora, cosa ci aspetta per la cartilagine artificiale? Finora, il materiale sensibile al pH è stato esaminato solo in test di laboratorio al di fuori del corpo, iniettando coloranti fluorescenti nel materiale per imitare i farmaci. Il prossimo passo sarà testare il biomateriale negli animali viventi per confermare che il meccanismo di rilascio del farmaco ha successo e migliorare la sicurezza, prima di eseguire estesi studi clinici sull’uomo.
Oltre a mirare a migliorare la vita delle persone con artrite, O’Neill afferma: “È un approccio altamente flessibile, quindi in teoria potremmo incorporare farmaci ad azione rapida e ad azione lenta e avere un singolo trattamento che dura per giorni, settimane o addirittura mesi”.
Queste proprietà significano che il materiale potrebbe anche essere ideale per il trattamento del cancro. Molti tumori creano un ambiente acido, come le articolazioni infiammate, a causa del metabolismo del glucosio anormale nelle cellule tumorali. Con la possibile utilità per il trattamento sia del cancro che dell’artrite, il team darà a un grande contributo al trattamento medico usando questo nuovo biomateriale rigenerativo.
Il team di ricerca del laboratorio di Melville è entusiasta del suo successo e dell’uso di altri futuri biomateriali reattivi in futuro con Scherman che dice: “Per un po ‘di tempo, siamo stati interessati a usare questi materiali nelle articolazioni, dal momento che le loro proprietà possono imitare quelli della cartilagine. Ma per combinare questo con la consegna molto mirata di farmaci è una prospettiva davvero eccitante.”
