Una “benda” da iniettare a base di gelatina per dolci e nanoparticelle, per arrestare rapidamente il sanguinamento di ferite interne e velocizzarne la cicatrizzazione. È l’obiettivo che si prefigge di realizzare un gruppo di ricercatori, guidati da Akhilesh K. Gaharwar, della Texas A&M University negli Stati Uniti. Lo studio è stato pubblicato sulla rivista scientifica Acta Biomaterialia.
L’ingrediente principale è la kappa-carragenina, un addensante estratto dalle alghe rosse, comunemente impiegato in pasticceria, nella preparazione di budini e crostate. Sospendendo la kappa-carragenina in acqua è possibile ottenere un idrogel iniettabile, che può essere utilizzato per il rilascio di farmaci nell’organismo. Un idrogel, per chiarirci, è un reticolo polimerico tridimensionale e idrofilo (cioè affine all’acqua), in grado di assorbire una grande quantità di acqua o fluidi biologici.
“Gli idrogel iniettabili – spiega Gaharwar – sono materiali promettenti per ottenere l’emostasi in caso di lesioni interne e sanguinamento, dal momento che questi biomateriali possono essere introdotti nel sito della ferita usando approcci minimamente invasivi”. Tuttavia, precisa il ricercatore, una benda iniettabile ideale dovrebbe solidificare dopo l’iniezione nella sede della ferita ed innescare rapidamente la cascata coagulativa naturale. Inoltre, dopo aver ottenuto l’emostasi, il dispositivo dovrebbe accelerare la guarigione della ferita grazie al rilascio controllato di farmaci idonei.
Un approccio promettente per ottenere un idrogel con queste proprietà, quindi, sarebbe quello di incorporare delle nanoparticelle bioattive nel suo reticolo tridimensionale. Ed è proprio quello che hanno fatto i ricercatori americani: hanno mescolato in differenti rapporti la carragenina con dei nanosilicati bidimensionali sintetici e valutato le proprietà fisiche, chimiche e biologiche delle miscele ottenute e le loro capacità emostatiche.
L’aggiunta dei nanosilicati, in una concentrazione pari all’1-2%, nel reticolo migliora l’iniettabilità dell’idrogel e lo rinforza meccanicamente aumentandone la stabilità fisiologica. Ma soprattutto le nanoparticelle consentono di migliorare le proprietà emostatiche dell’idrogel, accelerando il processo di coagulazione del sangue. La carica elettrica negativa delle nanoparticelle, infatti, favorisce l’adsorbimento delle piastrine sulla superficie dell’idrogel, innescando la cascata coagulativa. Negli esperimenti condotti dai ricercatori il tempo necessario per la coagulazione del sangue bovino, che normalmente è di circa 8 minuti, si riduce a 6 minuti sull’idrogel di carragenina e addirittura a meno di tre minuti quando vengono aggiunte le nanoparticelle.
Ma non è tutto. L’idrogel iniettabile nanoingegnerizzato non solo è in grado di bloccare il sanguinamento, ma può anche accelerare la guarigione delle ferite grazie al rilascio controllato di farmaci. “È interessante notare che queste garze iniettabili possono consentire un rilascio prolungato di sostanze terapeutiche per curare la ferita” sottolinea Giriraj Lochande, primo autore dell’articolo. Le nanoparticelle possono essere modificate in modo da legare le più svariate biomolecole terapeutiche e consentirne poi il rilascio prolungato nella zona della ferita. In esperimenti in vitro in cui veniva incapsulato nell’idrogel il fattore di crescita dell’endotelio vascolare, una proteina che favorisce la cicatrizzazione, si osservava un’aumentata proliferazione cellulare ed una guarigione più rapida delle ferite.
La benda iniettabile potrebbe essere un utile strumento in sala operatoria per il trattamento delle ferite chirurgiche e potrebbe essere usato anche in varie situazioni di emergenza. Ad esempio, in caso di ferite da arma da fuoco o in seguito ad incidenti stradali e addirittura in campo militare, dato che le emorragie incontrollabili sono una delle principali cause di morte per i soldati sul campo di battaglia.
La ricerca americana si inserisce in un interessante filone di ricerca per lo sviluppo di trattamenti di medicazione per favorire la rapida coagulazione del sangue in caso di emorragia. Trattamenti che vanno dall’uso di schiume per riempire la cavità della ferita che si induriscono rapidamente a quello di un polimero iniettabile per rafforzare i coaguli di sangue e bloccare il sanguinamento. Il nuovo idrogel ha una marcia in più rispetto a questi sistemi, visto che non solo riesce ad interrompere rapidamente l’emorragia ma, grazie al rilascio prolungato di farmaci, può favorire una rapida guarigione delle ferite e la rigenerazione dei tessuti. I primi test in vitro ne hanno dimostrato l’efficacia; ora si attendono i risultati dei test sull’efficacia in vivo di questi idrogel iniettabili per valutarne le reali potenzialità.
Riferimenti: Acta Biomaterialia
