I nanoingegneri dell'Università della California a San Diego hanno dimostrato per la prima volta l'uso di micromotori per trattare un'infezione batterica nello stomaco. Questi piccoli veicoli, ciascuno circa la metà della larghezza di un capello umano, nuotano rapidamente in tutto lo stomaco neutralizzando l'acido gastrico e poi rilasciano il loro carico di antibiotici al pH desiderato. I ricercatori hanno pubblicato i loro risultati il ​​16 agosto in Comunicazioni sulla natura .

Questo approccio di somministrazione abilitato per micromotori è un nuovo metodo promettente per il trattamento delle malattie dello stomaco e del tratto gastrointestinale con farmaci sensibili all'acido, ricercatori hanno detto. Lo sforzo è una collaborazione tra i gruppi di ricerca dei professori di nanoingegneria Joseph Wang e Liangfang Zhang presso la Jacobs School of Engineering della UC San Diego. Wang e Zhang hanno aperto la strada alla ricerca sul in vivo funzionamento dei micromotori e questo studio rappresenta il primo esempio di micromotori per la somministrazione di farmaci per il trattamento delle infezioni batteriche.

L'acido gastrico può essere distruttivo per i farmaci somministrati per via orale come antibiotici e prodotti farmaceutici a base di proteine. Farmaci usati per trattare le infezioni batteriche, le ulcere e altre malattie dello stomaco sono normalmente assunte con sostanze aggiuntive, chiamati inibitori della pompa protonica, per sopprimere la produzione di acido gastrico. Ma se assunto per periodi più lunghi o in dosi elevate, gli inibitori della pompa protonica possono causare effetti collaterali negativi tra cui mal di testa, diarrea e stanchezza. Nei casi più gravi, possono causare ansia o depressione.

I micromotori hanno un meccanismo integrato per neutralizzare l'acido gastrico e fornire efficacemente i loro carichi utili di farmaco nello stomaco, senza l'uso di inibitori della pompa protonica.

"È un trattamento in un solo passaggio con questi micromotori, combinando la neutralizzazione acida con l'azione terapeutica, " disse Berta Esteban-Fernández de Ávila, uno studioso post-dottorato nel gruppo di ricerca di Wang presso l'UC San Diego e co-primo autore dell'articolo.

Ogni micromotore è costituito da un nucleo sferico di magnesio rivestito da uno strato protettivo di biossido di titanio, seguito da uno strato di antibiotico claritromicina, e uno strato esterno di un polimero caricato positivamente chiamato chitosano che consente ai motori di aderire alla parete dello stomaco.

Questo legame è potenziato anche dalla propulsione dei micromotori, che è alimentato dall'acido dello stomaco. I nuclei di magnesio reagiscono con l'acido gastrico, generando un flusso di microbolle di idrogeno che azionano i motori all'interno dello stomaco. Questa reazione riduce anche temporaneamente la quantità di acido nello stomaco, aumentando il livello di pH quanto basta per consentire ai micromotori di rilasciare il farmaco ed eseguire il trattamento. Il normale pH dello stomaco viene ripristinato entro 24 ore.

I ricercatori hanno testato i micromotori nei topi con Helicobacter pylori infezioni. I micromotori, confezionati con una dose clinica dell'antibiotico claritromicina, sono stati somministrati per via orale una volta al giorno per cinque giorni consecutivi. Dopo, i ricercatori hanno valutato la conta batterica in ogni stomaco di topo e hanno scoperto che il trattamento con i micromotori era leggermente più efficace rispetto a quando la stessa dose di antibiotico veniva somministrata in combinazione con inibitori della pompa protonica.

I micromotori sono per lo più realizzati con materiali biodegradabili. I nuclei di magnesio e gli strati polimerici vengono dissolti dall'acido gastrico senza produrre residui nocivi.

I ricercatori affermano che mentre i risultati attuali sono promettenti, questo lavoro è ancora in una fase iniziale. Il team sta pianificando studi futuri per valutare ulteriormente le prestazioni terapeutiche dei micromotori in vivo e confrontarlo con altre terapie standard contro le malattie dello stomaco. I ricercatori hanno anche in programma di testare diverse combinazioni di farmaci con i micromotori per trattare più malattie nello stomaco o in diverse sezioni del tratto gastrointestinale. Globale, i ricercatori affermano che questo lavoro apre le porte all'uso di motori sintetici come piattaforme di consegna attive per in vivo cura delle malattie.