I ricercatori della North Carolina State University e dell'Università del North Carolina a Chapel Hill hanno sviluppato un sistema di somministrazione di farmaci che consente una risposta rapida agli attacchi di cuore senza intervento chirurgico. Nei test di laboratorio e sugli animali, il sistema si è dimostrato efficace nel dissolvere i coaguli, limitando le cicatrici a lungo termine al tessuto cardiaco e preservando una parte maggiore della normale funzione del cuore.

"Il nostro approccio consentirebbe agli operatori sanitari di iniziare a curare gli attacchi di cuore prima che un paziente raggiunga una sala operatoria, speriamo di migliorare gli esiti dei pazienti, "dice Ashley Brown, autore corrispondente di un documento sul lavoro e un assistente professore nel Joint Biomedical Engineering Program (BME) presso NC State e UNC. "E poiché siamo in grado di prendere di mira il blocco, siamo in grado di utilizzare farmaci potenti che possono rappresentare una minaccia per altre parti del corpo; il targeting riduce il rischio di danni involontari."

Infarti, o infarti del miocardio, si verificano quando un trombo – o coagulo – blocca un vaso sanguigno nel cuore. Per trattare gli attacchi di cuore, i medici spesso eseguono un intervento chirurgico per introdurre un catetere nel vaso sanguigno, permettendo loro di rompere o rimuovere fisicamente il trombo. Ma non tutti i pazienti hanno un rapido accesso alle cure chirurgiche.

E più danni possono verificarsi anche dopo che il blocco è stato rimosso. Questo perché il ritorno di sangue fresco ai tessuti che erano stati bloccati può causare danni propri, chiamato danno da riperfusione. La lesione da riperfusione può causare cicatrici, irrigidimento del tessuto cardiaco e limitazione della normale funzionalità del cuore.

Per affrontare questi problemi, i ricercatori hanno sviluppato una soluzione che si basa su sfere porose di nanogel, circa 250 nanometri di diametro, che prendono di mira un trombo e forniscono un cocktail di due farmaci:tPA e Y-27632.

Un trombo può essere costituito da varie sostanze, come piastrine o placche arteriose, ma contengono tutti una sostanza chiamata fibrina. Così, per mirare ai blocchi, ogni nanogel è rivestito con proteine ​​che si legano specificamente alla fibrina. In altre parole, quando i nanogel raggiungono un trombo, si attaccano.

Il tPA e Y-27632 sono stratificati all'interno della nanosfera, con il tPA che forma un guscio che circonda l'Y-27632. Di conseguenza, il tPA fuoriesce prima nel sito del trombo, permettendogli di fare il suo lavoro, che è quello di abbattere la fibrina e dissolvere il coagulo.

Quando il tPA viene rilasciato, l'Y-27632 sfugge al nanogel. Mentre il tPA prende di mira il coagulo stesso, l'Y-27632 mira a limitare i danni causati dalla lesione da riperfusione. Lo fa limitando la rigidità delle cellule nell'area che contribuiscono alla cicatrizzazione. Ciò consente a queste cellule di conservare più della loro plasticità, migliorando la loro capacità di funzionare normalmente e preservando una maggiore funzione cardiaca.

Nei test in vitro, i ricercatori hanno scoperto che il cocktail mirato tPA/Y-27632 ha sciolto i coaguli in pochi minuti. Anche se questo deve ancora essere testato nelle prove, può funzionare più rapidamente degli interventi chirurgici, che richiedono tempo per preparare il paziente e posizionare il catetere.

Nei test che utilizzano ratti di laboratorio, i ricercatori hanno anche scoperto che la loro tecnica limitava le cicatrici e preservava la funzione cardiaca dopo un attacco di cuore meglio del tPA o dell'Y-27632 mirati da soli - e molto meglio di un gruppo di controllo in cui gli animali non ricevevano alcun farmaco.

Nello specifico, gli animali che hanno ricevuto il cocktail mirato avevano una frazione di eiezione ventricolare sinistra, che misura la funzionalità di un cuore, di circa il 67 percento quattro settimane dopo l'infarto, il che è salutare. Il tPA da solo era di circa il 57 percento, che si trova all'estremità inferiore del range normale, mentre sia il gruppo di controllo che Y-27632 da solo si sono immersi negli anni '40. Allo stesso modo, il cocktail mirato ha prodotto tessuto cicatriziale in meno del 5% dell'area interessata. Il tPA e Y-27632 avevano tessuto cicatriziale su circa il 7% dell'area, con il gruppo di controllo che vede cicatrici su oltre il 10 percento.

Cosa c'è di più, i ricercatori hanno scoperto che i nanogel mirati hanno portato a trovare poco o nessuno dei nanogel in altri tessuti, come i polmoni e il fegato, in particolare rispetto all'uso dei nanogel non mirati.

"Questa è una parte importante dei nostri risultati, perché tPA e Y-27632 possono entrambi comportare rischi se iniziano ad agire su parti del corpo al di fuori dell'area mirata, " dice Brown. "Per esempio, Il tPA può causare sanguinamento e Y-27632 può colpire molti tessuti in cui è necessaria la contrazione cellulare per il normale funzionamento".

Un altro vantaggio dei nanogel mirati è che, per le loro piccole dimensioni, possono colpire anche quei vasi sanguigni che sono troppo piccoli per essere raggiunti con i cateteri.

I ricercatori notano anche che si tratta di uno studio preclinico. I prossimi passi per il lavoro includono un'ulteriore valutazione della sicurezza dei nanogel e test in modelli animali più grandi.

"Mentre siamo ancora nelle prime fasi di sviluppo di questa tecnologia, sappiamo che è importante riconoscere i problemi relativi ai costi, "Dice Brown. "Data la complessità del sistema di somministrazione dei farmaci, dovrebbe essere paragonabile o leggermente più costoso delle terapie proteiche ricombinanti attualmente in uso clinico, come il tPA da solo. Però, perché i farmaci sono mirati, è probabile che le dosi siano inferiori. Ciò dovrebbe aiutare a mantenere i costi paragonabili ai farmaci esistenti sul mercato".

La carta, "Trattamento mirato delle complicanze ischemiche e fibrotiche dell'infarto del miocardio utilizzando un microgel terapeutico a doppia somministrazione, " è pubblicato sulla rivista ACS Nano .