aterosclerosi, con conseguente restringimento delle arterie e sviluppo di malattie cardiovascolari, è la prima causa di morte nel mondo. Fino ad ora, nessun trattamento potrebbe mirare esclusivamente alle aree malate, al fine di aumentare l'efficacia del farmaco e ridurre gli effetti collaterali. Per contribuire a colmare questa lacuna, un gruppo di ricercatori svizzeri dell'UNIGE, HUG e l'Università di Basilea hanno sviluppato una vera e propria "bomba a orologeria, 'un trattamento in grado di riconoscere le aree malate e trattarle solo.
In Svizzera, più di 20, 000 persone (37% di tutti i decessi) muoiono ogni anno per malattie cardiovascolari causate da aterosclerosi. Le opzioni di trattamento sono attualmente disponibili per le persone che soffrono della malattia, ma nessun farmaco può colpire esclusivamente le aree malate, spesso con effetti collaterali generalizzati. Iniezione endovenosa di un vasodilatatore (una sostanza che dilata i vasi sanguigni), come nitroglicerina, dilata sia i vasi malati che il resto delle nostre arterie. La pressione sanguigna può quindi scendere, che limiterebbe il desiderato aumento del flusso sanguigno generato dalla vasodilatazione dei vasi malati e necessario per esempio durante un attacco di cuore.
Per aumentare l'efficacia dei trattamenti contro l'aterosclerosi e per ridurre gli effetti collaterali, un team di ricercatori dell'UNIGE, HUG e l'Università di Basilea hanno sviluppato nanocontenitori in grado di rilasciare il loro contenuto di vasodilatatori esclusivamente nelle aree malate.
Nanotecnologia in medicina
Sebbene non sia stato identificato alcun biomarcatore specifico per l'aterosclerosi, esiste un fenomeno fisico inerente alla stenosi (il restringimento dei vasi sanguigni) noto come shear stress. Questa forza deriva dalle fluttuazioni del flusso sanguigno indotte dal restringimento dell'arteria e corre parallela al flusso sanguigno. È sfruttando questo fenomeno che il team di ricercatori ha sviluppato una vera e propria «bomba a orologeria», un nanocontenitore che, sotto pressione dallo sforzo di taglio nelle arterie stenosi, rilascerà il suo contenuto vasodilatatore.
Riorganizzando la struttura di alcune molecole (fosfolipidi) nei classici nanocontenitori come i liposomi, gli scienziati sono stati in grado di dare loro una forma lenticolare rispetto alla normale forma sferica. Sotto forma di lente, il nanocontenitore si muove quindi attraverso le arterie sane senza rompersi. Questo nuovo nanocontenitore è perfettamente stabile, tranne quando sottoposto allo sforzo di taglio delle arterie stenosi. E questa è esattamente l'intenzione di questo progresso tecnologico. Il contenuto di vasodilatatore è distribuito solo alle arterie stenotiche, aumentando significativamente l'efficacia del trattamento e riducendo gli effetti collaterali. "In breve, abbiamo sfruttato un aspetto precedentemente inesplorato di una tecnologia esistente. Questa ricerca offre nuove prospettive nel trattamento dei pazienti con malattie cardiovascolari, " spiega Andreas Zumbuehl del Dipartimento di Chimica Organica dell'UNIGE.
"La nanomedicina è una disciplina che nasce dalla nanoscienza generale ma che si orienta verso la ricerca medica. La collaborazione interdisciplinare tra chimica, fisica, la scienza di base e la medicina clinica in un ambiente altamente tecnico potrebbero portare a una nuova era della ricerca, " afferma Till Saxer dei dipartimenti di cardiologia e medicina interna generale di HUG.
"La componente nano è presente in tutte le discipline, ma l'aspetto più interessante della nanomedicina è la sua panoramica che consente lo sviluppo di prodotti clinici che integrano questo punto di vista medico globale fin dall'inizio dei progetti di ricerca, " afferma Bert Müller, Direttore del Biomaterials Science Center (BMC) di Basilea.
Quando entra in gioco la chimica
In che modo gli scienziati sono riusciti a modificare la forma dei nanocontenitori in modo che assomiglino a una lente? Riorganizzando la struttura delle molecole, i chimici dell'UNIGE hanno sostituito il legame estereo che lega le due parti del fosfolipide (testa e coda), con un legame ammidico, un composto organico che promuove l'interazione tra fosfolipidi. Una volta modificato, le molecole vengono idratate e quindi riscaldate per formare una sfera liquida che si rilasserà per solidificarsi sotto forma di lente dopo il raffreddamento.
I ricercatori hanno quindi modellato il sistema cardiovascolare utilizzando tubi polimerici bloccati a vari livelli per rappresentare arterie sane e stenotiche. Prossimo, a queste arterie è stata collegata una pompa artificiale extracardiaca per riprodurre lo shear stress indotto dal restringimento dei vasi. Il nanocontenitore è stato iniettato nel sistema e sono stati prelevati campioni da aree sia sane che stenotiche. Risulta che il farmaco attivo è stato trovato in concentrazioni più elevate nelle aree malate rispetto alle aree non malate e che le concentrazioni erano significativamente maggiori rispetto a quando il farmaco fosse stato distribuito in modo omogeneo.
