Ricercatori dell'Università di Linköping, Svezia, hanno sviluppato una trappola protonica che rende le pompe ioniche elettroniche organiche più precise durante l'erogazione dei farmaci. La nuova tecnica può ridurre gli effetti collaterali dei farmaci, e a lungo termine, le pompe ioniche possono aiutare i pazienti con sintomi di malattie neurologiche per le quali non sono disponibili trattamenti efficaci. I risultati sono stati pubblicati in Progressi scientifici .

Circa il 6% della popolazione mondiale soffre di malattie neurologiche come l'epilessia, Morbo di Parkinson, e dolore cronico. Però, i metodi di somministrazione del farmaco attualmente disponibili, principalmente compresse e iniezioni, posizionano il farmaco in luoghi in cui non è richiesto. Questo può portare a effetti collaterali che danneggiano il paziente.

"Le pompe ioniche elettroniche organiche hanno un enorme potenziale di utilizzo nel trattamento e nella diagnosi delle malattie neurologiche. Potrebbero funzionare in modo simile alle pompe per insulina già in uso, ma consegnare il farmaco direttamente nel sistema nervoso. La nostra scoperta più recente è una trappola protonica che rende la quantità erogata ancora più precisa, "dice Daniele Simone, professore associato presso il Laboratorio di Elettronica Organica, Dipartimento di Scienza e Tecnologia dell'Università di Linköping.

Il gruppo di ricerca di Daniel Simon ha precedentemente sviluppato una pompa ionica elettronica organica con uscite di erogazione di appena 20 x 20 micrometri. Dovrebbe essere possibile impiantare tali dispositivi per somministrare farmaci esattamente nella posizione desiderata nel sistema nervoso. Gli scienziati sperano che sarà possibile utilizzare la pompa ionica per scoprire e fermare lo sviluppo dei sintomi neurologici prima che il paziente se ne accorga.

Precedenti esperimenti sono stati condotti su fette di cervello di topo, utilizzando la sostanza segnale naturale GABA (acido gamma aminobutirrico) come farmaco attivo. Il GABA è una sostanza segnale inibente che si trova naturalmente nel cervello. Quando la quantità di GABA aumenta, le cellule nervose hanno meno probabilità di trasferire impulsi nervosi alla cellula successiva. Una crisi neurologica, come accade nell'epilessia, in cui le cellule nervose del cervello diventano iperattive, viene in questo modo impedito. Quando la pompa ionica è configurata per trasportare GABA da un serbatoio di elettroliti al di fuori del corpo alla posizione desiderata nel sistema nervoso, viene utilizzata una piccola tensione, che "pompa" il GABA caricato positivamente attraverso un canale di trasporto. Il metodo è noto come elettroforesi. Però, ioni idrogeno positivi, protoni, dalla soluzione elettrolitica accompagnano il GABA attraverso il canale. Questo porta ad un dosaggio impreciso e ad un calo del pH del tessuto (rendendolo più acido), che può causare effetti collaterali.

Il gruppo di ricerca dell'Università di Linköping ha ora migliorato la pompa ionica. Introducendo trappole protoniche lungo il canale di trasporto, il numero di protoni che passano può essere notevolmente ridotto. La trappola protonica è costituita da palladio, un metallo nobile che reagisce prontamente, e quasi esclusivamente, con l'idrogeno e quindi cattura i protoni carichi positivamente. Le trappole protoniche significano che la pompa ionica può fornire un dosaggio più preciso del farmaco, poiché il potenziale applicato corrisponde quasi esattamente alla quantità di GABA trasportata dal processo di elettroforesi.

"Credo che tra qualche anno vedremo pompe ioniche bioelettroniche organiche utilizzate nel trattamento di molte malattie neurologiche. La trappola protonica può essere integrata in tutte le pompe ioniche bioelettroniche organiche, e la nostra scoperta ha avvicinato molto le applicazioni pratiche, "dice Senofon Strakosas, scienziato dello staff e co-primo autore con Maria Seitanidou, postdottorato, sia presso il Laboratorio di Elettronica Organica, dell'articolo in Progressi scientifici .