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Questi mini-robot “nuotatori” possono eliminare la polmonite in appena 3 giorni

Oltre ad uccidere i batteri che causano l’infezione con dosi tremila volte inferiori rispetto al trattamento convenzionale, i nuovi micro-robot hanno dimostrato di poter neutralizzare anche le molecole infiammatorie, riducendo il rischio di danni ai polmoni in modelli murini.
A cura di Valeria Aiello
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Uno dei micro-robot sviluppato dai ricercatori dell'UC San Diego per combattere la polmonite batterica. In verde una cellula di alghe, in marrone le nanoparticelle caricate di antibiotici / UC San Diego
Uno dei micro-robot sviluppato dai ricercatori dell'UC San Diego per combattere la polmonite batterica. In verde una cellula di alghe, in marrone le nanoparticelle caricate di antibiotici / UC San Diego

Dopo i promettenti risultati recentemente ottenuti dalle micro-fabbriche di farmaci impiantabili, un altro innovativo approccio terapeutico di nanoingegneria, basato su micro-robot in grado di rilasciare farmaci in maniera mirata, ha dimostrato di poter eliminare efficacemente la polmonite batterica, rafforzando le basi per il potenziale impiego di tali strategie terapeutiche contro infezioni difficili da trattare. Il nuovo sviluppo si deve a un team di ricerca dell’Università della California a San Diego, che ha sperimentato l’applicazione dei cosiddetti micro-robot “nuotatori” in modelli murini, riportando i risultati ottenuti sulla rivista Nature Materials.

Cosa sono i nuovi micro-robot  “nuotatori” per la cura della polmonite

Chiamati così perché in grado di “nuotare” nei polmoni, i nuovi micro-robot sono costituiti da cellule di alghe, le cui superfici sono state caricate dai ricercatori da nanoparticelle riempite di antibiotici. Queste cellule, grazie alla loro struttura e, in particolare, alla presenza di appendici lunghe e sottili (flagelli) sono in grado di muoversi, il che conferisce ai micro-robot di spostarsi nei tessuti e dunque di trasportare gli antibiotici direttamente nei polmoni, ovvero dove proliferano i batteri responsabili della patologia, risolvendo il principale limite dei trattamenti tradizionali.

Una illustrazione che mostra come i microrobot entrano nei polmoni per curare la polmonite / Credit: UC San Diego
Una illustrazione che mostra come i microrobot entrano nei polmoni per curare la polmonite / Credit: UC San Diego

Le nanoparticelle contenenti gli antibiotici sono costituite da minuscole sfere polimeriche biodegradabili, che sono rivestite con le membrane cellulari di neutrofili, che sono un tipo di globuli bianchi – hanno precisato gli studiosi, sottolineando che “la particolarità di queste membrane cellulari è di assorbire e neutralizzare le molecole infiammatorie prodotte dai batteri e dal sistema immunitario dell’organismo”. Ciò conferisce quindi ai micro-robot non solo la capacità di uccidere i batteri che causano l’infezione ma anche di ridurre l'infiammazione, riducendo il rischio di danni ai polmoni.

I test nei modelli murini

Negli esperimenti sui topi, i micro-robot sviluppati per trattare una forma acuta e potenzialmente fatale di polmonite, causata dal batterio Pseudomonas aeruginosa, hanno dimostrato che il conferimento mirato di antibiotici ha eliminato in modo sicuro questi agenti patogeni, portando a una sopravvivenza del 100% degli animali trattati. Al contrario, tutti i topi non trattati sono morti entro tre giorni dall’infezione.

Il trattamento con i micro-robot si è dimostrato anche più efficace di un’iniezione endovenosa di antibiotici nel flusso sanguigno, richiedendo una dose di antibiotici tremila volte inferiore a quella impiegata nel trattamento tradizionale. Per fare un confronto, una dose di antibiotici consegnata dai micro-robot ha fornito 500 nanogrammi di farmaco per topo, mentre un’iniezione endovenosa ha fornito 1.644 milligrammi di antibiotici per topo.

Nell’uomo, Pseudomonas aeruginosa causa una forma di polmonite che generalmente colpisce i pazienti sottoposti a la ventilazione meccanica nell’unità di terapia intensiva, pertanto i risultati ottenuti nella sperimentazione pre-clinica sono un importante passo in avanti verso una nuova strategia di gestione della polmonite batterica. “Mostrano come la somministrazione mirata di farmaci combinata con il movimento attivo delle microalghe migliori l'efficacia terapeutica – ha affermato il professor Joseph Wang dell’Università della California a San Diego e co-autore seniore dell’articolo – . Sulla base di questi dati sui topi, osserviamo che i micro-robot possono potenzialmente migliorare la penetrazione degli antibiotici per uccidere i patogeni batterici e salvare la vita a più pazienti”.

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