Impianti nanoelettronici organici rigenerativi
L’onere socioeconomico imposto dalle paralisi e da patologie come il Parkinson è enormemente gravoso. Per ripristinare la mobilità, ridurre l’infiammazione e promuovere il recupero, il progetto IONE-FP7 (Implantable organic nano-electronics) ha inventato AMID innovativi impiantabili, dotati di scaffold (strutture) biodegradabili controllabili a distanza. IONE-FP7 ha formulato metodologie e protocolli per l’esecuzione di test in vitro e in vivo, allo scopo di ridurre al minimo la sperimentazione su animali, procedendo comunque a ottimizzare il progetto di dispositivo. I ricercatori hanno sistematicamente ottimizzato e variato le dimensioni di scala del loro prototipo per ottenere un impianto in vivo, attraverso lo sviluppo di nuovi strumenti e tecniche di fabbricazione e di prototipazione. Sono stati compiuti diversi passi avanti, tra cui la rilevazione extracellulare dell’ondata di calcio nelle cellule gliali. I ricercatori hanno fabbricato un transistore di sinapsi organico, indicato anche come transistore organico a effetto di campo di memoria basato su nanoparticelle (NOMFET). I NOMFET possono generare modelli di segnali elettrici simili alla trasduzione del segnale neuronale, attraverso i quali stimolano la crescita neuronale e le connessioni. Di tali FET organici, quattro sono stati integrati in una architettura chiusa elettrochimicamente (EGOFET) per l’AMID. Il progetto EGOFET è stato utilizzato con esito positivo con funzione di trasduttore e biosensore di neurotrasmettitori e citochine infiammatorie. L’AMID finale è composto da acido polilattico glicolico biodegradabile, con elettrodi d’oro interdigitati, per garantire uno stimolo adeguato e canali microfluidici per l’erogazione del farmaco. Per l’esecuzione dei test è stata scelta la minociclina, poiché ha evidenziato risultati promettenti nelle sperimentazioni cliniche di fase II. Gli scienziati sono riusciti a trasmettere i segnali elettrici al nervo motorio periferico, applicando la stimolazione elettrica a impulsi sul sito SCI tramite un AMID impiantato. È stata osservata quindi una contrazione muscolare nel muscolo della zampa posteriore dei topi paraplegici sotto anestesia. Sono in corso gli studi per valutare l’efficacia del trattamento e la risposta infiammatoria, benché sia terminato il periodo previsto per il progetto, grazie a ulteriori collaborazioni di ricerca in materia di bioelettronica organica impiantabile. Tra le attività del progetto, è compresa anche la pubblicazione di 31 documenti in tre anni. Le conclusioni sono stati rese note tramite due esposizioni in mostra, varie discussioni a inviti, mezzi di comunicazione di massa, un laboratorio di studio internazionale e un forum LinkedIn. I ricercatori di IONE-FP7 sono riusciti a dimostrare le potenzialità degli AMID nella terapia in loco/regionale e nella rigenerazione dei nervi. Tra le altre applicazioni, figurano aree biomediche come la terapia del dolore, l’anestesia e le malattie neurodegenerative. Gli esiti hanno portato alla preparazione di un brevetto congiunto e alla costituzione di una società start-up nel campo della bioelettronica. Un positivo trasferimento dei risultati all’applicazione clinica nell’uomo determinerà innumerevoli benefici.
Parole chiave
Nanoelettronico, neurodegenerativo, dispositivo attivo multifunzione, midollo spinale, neuronale
