Cancro-Immabgine Credit Public Domain-
Nonostante decenni di ricerca e decine di miliardi di dollari per ricerca e trattamenti in tutto il mondo, la battaglia contro il cancro continua.
Sono stati compiuti progressi attraverso trattamenti convenzionali come chirurgia, radioterapia, chemioterapia e farmaci. Ma questi trattamenti, spesso dolorosi e costosi, possono creare fastidiosi effetti collaterali. Le cellule del corpo sane possono essere influenzate negativamente e i tumori sconfitti in un punto possono riapparire altrove.
Le tecnologie più recenti hanno permesso ai medici di impiantare minuscoli sistemi di somministrazione di farmaci nel tessuto corporeo che colpiscono più precisamente le aree infette. Ma i problemi con la biocompatibilità e la permeabilità rimangono sfide.
Spiegano gli autori:
“I dispositivi impiantabili sul tessuto tumorale come trattamento locale sono in grado di agire in situ, riducendo al minimo le tossicità sistemiche e gli effetti avversi. Qui, abbiamo dimostrato come una batteria autocaricante impiantabile sia in grado di regolare il microambiente tumorale in modo persistente mediante la reazione redox dell’elettrodo ben progettata. La batteria è costituita da un elettrodo di poliimmide biocompatibile e da un elettrodo di zinco, che possono consumare ossigeno in modo sostenibile durante il ciclo di scarica/autocarica della batteria, modulando così il livello di ipossia nel microambiente tumorale. La riduzione dell’ossigeno nella batteria porta alla formazione di specie reattive dell’ossigeno, mostrando una prevenzione del 100% sulla formazione del tumore. Il consumo sostenibile di ossigeno provoca condizioni ipossiche intratumorali adeguate nel corso di 14 giorni, il che è utile per i profarmaci attivati dall’ipossia (HAP) per uccidere le cellule tumorali. L’effetto sinergico della batteria/HAP può fornire più del 90% di tasso antitumorale. L’utilizzo di reazioni redox nella batteria elettrochimica fornisce un potenziale approccio per l’inibizione del tumore e la regolazione del microambiente tumorale“.
Ora i ricercatori della Fudan University di Shanghai dicono che potrebbero avere un approccio migliore per combattere il cancro. In un articolo pubblicato la scorsa settimana sulla rivista Science Advances, Fan Zhang e Yongyao Xia hanno riferito che una batteria auto-caricante impiantabile che consuma ossigeno può azzerare le cellule tumorali e aiutare a ucciderle.
Le cellule tumorali hanno generalmente bassi livelli di ossigeno, una condizione nota come ipossia. Ciò ha fornito alla medicina un obiettivo attraente e chiaro: progettare un sistema di somministrazione di farmaci che cerchi un ambiente a basso contenuto di ossigeno e integrarlo con farmaci antitumorali.
In precedenza, questo approccio aveva solo un successo limitato a causa di livelli di ipossia inadeguati o irregolari nei tumori solidi. Ma Zhang e Xia hanno affermato che il loro approccio prende di mira l’ambiente della cellula piuttosto che la cellula stessa.
“L’uso di dispositivi impiantabili per regolare il microambiente tumorale ‘in situ’ può essere un modo più efficace per la terapia del cancro”, hanno detto i ricdercatori. Sapevano che se avessero potuto aumentare il grado di ipossia, un sito tumorale sarebbe stato più facilmente identificabile. Così hanno progettato una batteria auto-caricante in grado di “regolare in modo persistente il contenuto di ossigeno… in un microambiente tumorale“.
La batteria fa parte di un approccio in due fasi per sradicare i tumori. Aumenta e mantiene lo stato di ipossia mentre vengono impiegati farmaci antitumorali progettati per identificare le cellule tumorali nelle regioni a basso contenuto di ossigeno. Limitando l’applicazione del farmaco alle regioni a basso contenuto di ossigeno, l’impatto sulle cellule sane ricche di ossigeno è minimo o nullo.
In un piccolo studio, l’approccio batteria/farmaco ha eliminato completamente i tumori nell’80% dei topi.
Secondo Zhang, la batteria può consumare continuamente ossigeno all’interno di una cellula tumorale per più di 14 giorni.
“Questo lavoro è uno studio incrociato tra la tecnologia delle batterie e la bioterapia”, ha detto Xia. “Non solo fornisce un nuovo metodo di trattamento per la terapia antitumorale, ma crea anche un precedente per le batterie nelle applicazioni biomediche”.
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Gli autori del rapporto affermano che, nonostante i primi risultati impressionanti, sono necessarie ulteriori ricerche. Sebbene nello studio sui topi non siano stati rilevati effetti collaterali gravi, gli standard per gli esseri umani sono più severi. La compatibilità con il tessuto umano deve ancora essere confermata. Ma i ricercatori affermano che la tecnica è molto promettente per l’applicazione in altri dispositivi.
Astratto grafico:
Immagine:il razionale della batteria autocaricante per la terapia del tumore. (A) Il materiale dell’elettrodo positivo della batteria nella modalità di scarica è in grado di ridurre efficacemente l’ossigeno e provoca la produzione di ROS e ione ossidrile. Con il consumo persistente di ossigeno, può essere creato un ambiente di ipossia sostenuta, che è in grado di sfruttare appieno le HAP per uccidere le cellule tumorali. (B) Dimostrazione della struttura della batteria autocaricante. (C) Vengono presentati diversi approcci di miniaturizzazione della batteria, tra cui la batteria a strati (versione 1), la batteria al gel (versione 2) e la batteria in fibra (versione 3). Credito: Science Advances (2023). DOI: 10.1126/sciadv.adf3992-
“I componenti della batteria sono biocompatibili, il che riduce al minimo il danno dell’impianto della batteria“, hanno affermato. “Inoltre c’è un grande potenziale per sviluppare altri dispositivi terapeutici, come l’elettrochemiluminescenza, i dispositivi indossabili, le terapie interventistiche, la regolazione del microambiente infiammatorio e la stimolazione elettrica del nervo”.
Fongte:Science Advances
