Curare le ferite grazie ai campi elettrici
I campi elettrici svolgono un ruolo attivo in vari processi all’interno del corpo, fornendo indizi per ambiti quali lo sviluppo e il ciclo di vita dei tessuti e lo sviluppo embrionale. In caso di lesione della cute, gli scambi di ioni tra la ferita e la pelle intatta generano campi elettrici in modo naturale. Nuovi strumenti e metodi per esplorare la stimolazione dei campi elettrici direttamente nei tessuti umani potrebbero aiutare a sviluppare applicazioni cliniche di nuova concezione. Nell’ambito del progetto SPEEDER, finanziato dal Consiglio europeo della ricerca, una squadra di ricercatori ha cercato di colmare questa lacuna di conoscenza verificando la possibilità di utilizzare i campi elettrici per guarire ferite complesse. «Siamo stati molto contenti di scoprire che, almeno nel nostro modello di guarigione su chip, le ferite epiteliali si chiudevano fino a tre volte più velocemente in presenza di stimolazione», afferma Maria Asplund, docente di materiali e sistemi elettronici presso la Chalmers University of Technology in Svezia, nonché coordinatrice del progetto SPEEDER.
Approfondire l’elettrotassi
SPEEDER si è concentrato su una specifica interazione che caratterizza alcune cellule chiamata elettrotassi, in base alla quale esse allineano la propria migrazione lungo i campi elettrici. «Riteniamo che la guida dei campi elettrici per la migrazione delle cellule cutanee possa costituire un potente metodo per influenzare il modo in cui esse si infiltrano nelle ferite, incrementando le potenzialità di ricrescita dell’epitelio e, di conseguenza, velocizzando il processo di guarigione», spiega Asplund. L’utilizzo dei campi elettrici per stimolare la guarigione delle ferite sarebbe particolarmente utile per le persone anziane, nello specifico per quelle colpite da comorbilità come il diabete o le lesioni del midollo spinale, la cui capacità di guarigione delle ferite tende a essere ridotta. Anche le ferite più piccole possono diventare croniche, generando gravi conseguenze sia per il paziente che per la società: a titolo di esempio, basti pensare che la cura delle ferite croniche assorbe circa il 2% del bilancio sanitario svedese.
Lo sviluppo di chip fluidici
Il team di SPEEDER ha sviluppato un nuovo concetto di elettrodo che è in grado di applicare direttamente la stimolazione dei campi elettrici ai tessuti umani in modo biocompatibile e robusto, mantenendo al contempo l’efficacia in termini di costi del sistema. Per testare i loro materiali e il concetto, i ricercatori hanno costruito in laboratorio sofisticati ambienti microfluidici (chip fluidici) nei quali hanno potuto stimolare diverse cellule cutanee e cellule che formano strati epiteliali. «Non siamo ancora passati ai tessuti umani, ma uno spin-off interessante è stato quello di sviluppare ambienti simili per la stimolazione del tessuto cerebrale», aggiunge Asplund. «In questo modo siamo riusciti a studiare le modalità con cui il tipo di stimolazione utilizzata per la stimolazione cerebrale transcranica agisce su un’intera porzione di tessuto cerebrale.» I risultati di questi esperimenti sono stati recentemente pubblicati sulla rivista «Lab on a Chip». Il team sta ora lavorando per tradurre queste scoperte nel contesto reale dell’utilizzo su pelle umana. Inoltre, l’équipe ha scoperto che la stimolazione può compensare ai deficit di guarigione delle ferite nelle cellule diabetiche, un risultato già pubblicato su «Lab on a Chip» all’inizio di quest’anno.
La collaborazione nella ricerca sulla riparazione del midollo spinale
«A livello più generale, ora capiamo molto di più sulla stimolazione a corrente continua (CC) e su come diversi materiali riescono a interagire per renderla biocompatibile», osserva Asplund. «Stiamo attualmente esplorando tale ambito per la guarigione delle ferite ma anche per altri processi rigenerativi, come la stimolazione a corrente continua per rigenerare il midollo spinale.» Questo lavoro è realizzato in collaborazione con un team della Nuova Zelanda utilizzando i concetti di materiali sviluppati nel quadro di SPEEDER. «Siamo ansiosi di verificare se anche in questo caso la rigenerazione guidata dalla CC possa apportare dei benefici», afferma Asplund, che conclude: «Si tratta di un tema spesso esaminato in coltura; tuttavia, ora abbiamo la possibilità di provarlo in un tessuto reale, il che è molto entusiasmante per noi.»
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