Il MAP è un bendaggio a base di microaghi che si può fare aderire al cuore per rigenerarne i tessuti dopo un infarto. La nuova biotecnologia è stata sviluppata da un team di ricerca POSTECH utilizzando le proteine adesive delle cozze.
I risultati della ricerca sono stati pubblicati sulla rivista scientifica Biomaterials.
MAP: ecco come funziona la nuova tecnologia
I pazienti cardiopatici non solo devono combattere le loro malattie, ma devono anche affrontare il dolore: più grave è la condizione, più dolorose sono le iniezioni. Di recente, si sono aperte nuove soluzioni per alleviare la loro sofferenza.
Un gruppo di ricerca guidato dal professor Hyung Joon Cha e dal Ph.D. Soomee Lim, il Dr. Tae Yoon Park e il Dr. Eun Young Jeon (attualmente alla Columbia University) del Dipartimento di Ingegneria Chimica di POSTECH hanno sviluppato nuove proteine adesive derivate dalle cozze (MAP) che incorporano peptidi biofunzionali derivati da fattori di crescita o matrice extracellulare nel corpo. I fattori di crescita sono proteine coinvolte nello sviluppo e differenziazione cellulare e la matrice extracellulare si riferisce al resto del tessuto escluse le cellule.
Il team di ricerca ha costruito un microago, un’iniezione di tipo patch che viene attaccata al tessuto cardiaco per fornire efficacemente il peptide biofunzionale al tessuto miocardico danneggiato. La proteina fibroina di seta, che mostra un’eccellente resistenza meccanica, è stata aggiunta alla punta del microago per facilitare e accelerare la sua penetrazione sulla superficie del tessuto miocardico nel modello animale.
I microaghi hanno dimensioni comprese tra 300 e 800 micrometri (㎛) sono stati studiati come un sistema di somministrazione di farmaci che fornisce principi attivi attraverso microcanali. A differenza delle iniezioni convenzionali che richiedono uno spesso ago ipodermico, il microago può alleviare il dolore dei pazienti e consentire una facile applicazione sulla superficie del tessuto dell’organo.
Il team di ricerca ha applicato questa piattaforma di microaghi per il trattamento dell’infarto miocardico. Quando si verifica un infarto del miocardio, le cellule del muscolo cardiaco e i vasi sanguigni circostanti sono gravemente danneggiati, ma non esisteva alcun metodo per rigenerare i muscoli cardiaci poiché non si rigeneravano da soli.
Sebbene siano in corso ricerche per rigenerare i tessuti danneggiati fornendo fattori di crescita o terapie al cuore per la rigenerazione dei vasi sanguigni, i fattori di crescita hanno un’emivita molto breve e si eliminano rapidamente nel corpo, richiedendo iniezioni continue.
In questo studio, i ricercatori hanno dimostrato che quando le cellule vascolari derivate dall’uomo sono state trattate con MAP contenenti peptidi biofunzionali, la proliferazione e la migrazione cellulare sono state efficacemente promosse.
Grazie all’eccellente adesività e al comportamento di rigonfiamento del microago di MAP, il cerotto è stato saldamente trattenuto nel tessuto cardiaco che ha movimenti di contrazione continui e ripetitivi.
I MAP funzionali sono stati erogati direttamente attraverso un percorso microscopico creato dal microago e sono rimasti nel tessuto miocardico danneggiato per un periodo prolungato, prevenendo un’ulteriore morte delle cellule miocardiche e ripristinando efficacemente la parete miocardica danneggiata alleviando la fibrosi.
“Abbiamo effettivamente fornito peptidi biofunzionali in un infarto miocardico animale utilizzando una proteina adesiva di cozze, un biomateriale originario della Corea“, ha spiegato il professor Hyung Joon Cha. “Ciò conferma non solo le potenzialità del trattamento di nuova concezione per l’infarto miocardico, ma anche la sua applicabilità al trattamento di rigenerazione dei tessuti in ambienti simili”.
La malattia coronarica (CHD) è la principale causa di morbilità e mortalità in tutto il mondo. La forma più comune di CHD è l’infarto del miocardio. È responsabile di oltre il 15% della mortalità ogni anno, tra la stragrande maggioranza delle persone che soffrono di infarto miocardico con sopraslivellamento del tratto ST (NSTEMI) che non con sopraslivellamento del tratto ST (STEMI). La prevalenza di infarto miocardico (IM) è più alta negli uomini in tutti i gruppi di età specifici rispetto alle donne.
Sebbene l’incidenza dell’infarto miocardico sia diminuita nei paesi industrializzati in parte a causa del miglioramento dei sistemi sanitari e dell’implementazione di efficaci strategie di salute pubblica, tuttavia i tassi sono in aumento nei paesi in via di sviluppo come l’Asia meridionale, parti dell’America Latina e l’Europa orientale. I fattori di rischio modificabili rappresentano oltre il 90% del rischio di IM acuto.
La causa più comune di malattia coronarica (CHD) è l’aterosclerosi delle arterie coronarie. L’aterosclerosi causa un apporto inadeguato di ossigeno per una data richiesta miocardica che porta all’ipossia miocardica. La sequenza della disfunzione endoteliale, la formazione della placca costituita da lipidi e muscolatura liscia e l’infiammazione associata causano la placca aterosclerotica. Su queste placche possono verificarsi rottura e trombosi che causano un ulteriore restringimento delle arterie e l’occlusione del flusso sanguigno.
Questo studio è stato condotto con il supporto del Korea Health Technology R&D Project attraverso il Korea Health Industry Development Institute finanziato dal Ministero della Salute e del Welfare e il Nano-New Materials Core Technology Development Program finanziato dalla National Research Foundation e il Ministero della Scienza e delle TIC della Corea.