La bio-colla che ripara i cuori “rotti”

rubrica Scienza&Salute

Arriva da Boston una bio-colla non tossica, biodegradabile, abbastanza elastica da resistere alla forza del cuore che batte e adatta anche a superfici umide, come in presenza di sangue. Una sorta di  “bio-attak” in grado di riparare vasi o cuori rotti o collegare dispositivi ai tessuti senza dover usare suture e punti metallici. Un sogno per i chirurghi ma soprattutto per i bambini con difetti congeniti al cuore, che devono ripetutamente sottoporsi a operazioni chirurgiche durante la crescita.

La rivoluzionaria colla, descritta su Science Transational Medicine, è nata da una collaborazione tra i ricercatori del Brigham and Women Hospital, il Boston Children’s Hospital della Harvard Medical School e il Massachusetts Institute of Technology (Mit). Il “bio-attak” chiamato PGSA (poly-glycerol sebacate acrylate) in associazione con un fotoiniziatore crea una soluzione che gli autori chiamano HLAA: hydrophobic light-activated adhesive. Ovvero un adesivo idrofobo che viene attivato in presenza di luce ultravioletta. HLAA è un gel denso che può essere applicato su un tessuto e dopo cinque secondi di esposizione alla luce ultravioletta diventa un reticolo gommoso e resistente, impermeabile e flessibile, che rimane intatto anche sotto la forte pressione del sangue, ed è in grado di tenere saldi i due lembi di tessuto.

La ricerca nasce dall’esigenza di trovare un’alternativa a punti e suture che possono essere tecnicamente impegnativi e richiedere molto tempo, senza neanche assicurare una tenuta impermeabile immediata. La saturazione, inoltre, nonostante sia una pratica di routine ha gravi inconvenienti ed è associata a danno tissutale, causato dalle profonde perforazioni dei punti metallici, e ischemia. La procedura diventa ancora più critica quando si lavora su un tessuto fragile, come quello post infartuato o nei bambini, o in strutture particolarmente delicate. Da tempo perciò i ricercatori hanno provato a percorrere altre strade, come quella della bio-colla ad azione rapida, che potrebbe evitare complicazioni  e rendere le operazioni più veloci e meno invasive. Gli adesivi elastici progettati finora però hanno mostrato tossicità, scarso controllo dell’attivazione e bassa resistenza di adesione.

Per cercare una soluzione, soprattutto adatta a curare i difetti cardiaci congeniti, tempo fa Pedro Del Nido cardiochirurgo del Boston Children’s Hospital, aveva chiesto aiuto a Jeffrey Karp, un ricercatore di biomateriali al Brigham and Women’s e uno dei fondatori della Gecko Biomedical (una start-up fondata da ricercatori di biomateriali di Boston, che sviluppa materiali biomedici adesivi ispirati al mondo della natura).  Già nel 2005 Karp  aveva messo a punto una gomma adesiva elastica e idrofobica composta da due biomolecole: glicerolo e acido sebacico, entrambi approvati dalla Food and drug administration (nel 2008 per questo lavoro è stato nominato uno degli Innovators Under 35 di MIT Technology Review). Per svilupparla i ricercatori hanno detto di essersi ispirati al mondo animale e in particolare al geco, alle zampe degli insetti, alle secrezioni viscose delle lumache e ai vermi, che utilizzano componenti immiscibili in acqua, non facilmente lavati in ambiente acquoso, e in grado di creare legami stabili e adesivi anche sott’acqua. Karp ora ha ulteriormente modificato la chimica del polimero, per sfruttare ulteriormente la sua adesività sott’acqua.

Una volta messo a punto il materiale gli autori del lavoro pubblicato su Sciencehanno prima testato HAAL sui ratti, mostrando come fosse in grado di funzionare su un cuore vivo risolvendo i difetti nella parete cardiaca al posto delle suture. Nora Lang e i suoi collaboratori hanno poi continuato i test sui maiali, il cui ritmo cardiaco è molto più simile a quello degli esseri umani (i topi hanno frequenze cardiache molto più elevate), dimostrando che la bio-colla attivata dalla luce può creare una “toppa” nel setto interventricolare del cuore di un maiale vivo. Il “rattoppo” formato dalla bio-colla non è saltato nemmeno quando gli animali sono stati sottoposti a frequenze cardiache superiori al normale, in seguito a somministrazione di adrenalina. Infine i ricercatori hanno dimostrato come la HLAA sia efficace anche nella carotide dei maiali, senza complicazioni emorragiche.

«Si tratta di un’applicazione di nicchia, ma abbastanza rilevante, che riguarda le cardiopatie congenite dei bambini» spiega a Linkiesta Riccardo Pietrabissa, professore di bioingegneria industriale al Politecnico di Milano. «In particolare c’è una malformazione in cui il cuore, che è fatto da due camere indipendenti, i ventricoli, tra loro separati da un setto, ha un foro in questa parete divisoria: il che fa sì che le due camere non siano più indipendenti, e come conseguenza il cuore pompa male. Le tecniche ora disponibili per riparare questo difetto consistono nel tappare il buco con delle strutture metalliche. La bio-colla invece non mette una pezza ma avvicina le pareti del buco che incollandosi possono fare una cicatrice e ripararsi da sé. Dopo di che, finito il suo scopo, la colla si esaurisce da sé e si degrada. È molto interessante perché il cuore di un bambino cresce mentre il tappo no. Per questo sono necessarie operazioni chirurgiche per adeguarlo. Se questo materiale funzionasse anche sugli esseri umani, la funzione del cuore verrebbe ripristinata in maniera più naturale, senza richiedere ripetute operazioni chirurgiche». Ora saranno necessari altri esperimenti per valutare ulteriormente il gel e solo dopo potrà essere testato sulle persone.

In collaborazione con RBS-Ricerca Biomedica e Salute

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