Aneurismi dell’aorta addominale-Immagine:il trattamento standard non invasivo per i pazienti con aneurisma consiste nell’inserire uno stent-graft, un tubo rivestito in rete, nel vaso sanguigno interessato per puntellarne le pareti e bloccare il flusso sanguigno verso l’aneurisma. Il metodo, tuttavia, non è infallibile, poiché possono verificarsi delle perdite tra lo stent-graft e la parete endoteliale, consentendo al sangue di affluire nuovamente.
Gli scienziati del Terasaki Institute for Biomedical Innovation (TIBI) hanno sviluppato un nuovo idrogel iniettabile che assottiglia il taglio per il trattamento degli aneurismi dell’aorta addominale (AAA). Questo idrogel non solo dimostra una maggiore efficacia nel sigillare il flusso sanguigno agli AAA, ma arresta anche la crescita degli aneurismi stessi.
Gli aneurismi, che possono verificarsi nei vasi sanguigni in molte aree del corpo, sono dovuti ad aterosclerosi (accumulo di placca nei vasi), infezioni o altre malattie infiammatorie e fattori di rischio. L’infiammazione cronica derivante da queste condizioni fa sì che le cellule endoteliali, che formano il rivestimento all’interno dei vasi sanguigni, secernano livelli eccessivi di enzimi chiamati metalloproteinasi della matrice (MMP).
Queste MMP degradano le fibre nelle pareti dei vasi e le aree indebolite possono gonfiarsi verso l’esterno, con possibile rottura fatale. Gli aneurismi dell’aorta, l’arteria più grande del corpo, sono la seconda malattia aortica più comune e la nona causa di morte nel mondo.
Si consiglia ai pazienti con aneurisma che avvertono dolore o altri sintomi o i cui aneurismi crescono a ritmi accelerati di sottoporsi a un trattamento e i trattamenti minimamente invasivi sono particolarmente raccomandati per coloro che presentano comorbilità o vulnerabilità alle procedure chirurgiche a cielo aperto.
Il trattamento standard non invasivo per i pazienti con aneurisma consiste nell’inserire uno stent-graft, un tubo rivestito in rete, nel vaso sanguigno interessato per puntellarne le pareti e bloccare il flusso sanguigno verso l’aneurisma. Il metodo, tuttavia, non è infallibile, poiché possono verificarsi delle perdite tra lo stent-graft e la parete endoteliale, consentendo al sangue di affluire nuovamente nell’aneurisma.
Per contrastare questi cosiddetti endoleak, definiti come la persistenza di flusso all’interno dell’aneurisma (sacca aneurismatica) escluso dall’endoprotesi, sul sito dell’aneurisma vengono applicati agenti bloccanti o embolici. Tuttavia, questi agenti commerciali possono essere costosi, difficili da gestire e inefficaci contro gli endoleak, richiedendo procedure di trattamento ripetute.
Gli scienziati del TIBI hanno sviluppato un nuovo agente embolico per l’AAA che non solo migliorerebbe la sua efficacia contro gli endoleak ma sopprimerebbe anche l’ulteriore progressione della crescita dell’aneurisma.
Come sottolineato nel loro articolo pubblicato in Advanced Functional Materials, i ricercatori hanno inizialmente formulato un idrogel a base di gelatina, un gel iniettabile che si auto-solidifica rapidamente dopo l’iniezione, che conteneva nanopiastrine di silicato per migliorare la coesione e le capacità di coagulazione del sangue.
Hanno quindi introdotto un nuovo componente, la Doxiciclina (DOX), approvata dalla FDA per la sua capacità di rimuovere le cellule endoteliali disfunzionali e di inattivare eventuali MMP secrete. Questi effetti della DOX sono facilitati sia dalla sua capacità di rilascio rapido per la rimozione rapida delle cellule endoteliali, sia dal rilascio prolungato per l’inibizione delle MMP a lungo termine. Gli scienziati del TIBI hanno dimostrato questo processo in due fasi attraverso esperimenti sugli animali utilizzando il loro nuovo idrogel in campioni di aorta di maiale.
In esperimenti separati, gli scienziati sono stati anche in grado di determinare che l’aggiunta di Doxiciclina ha prodotto un idrogel con iniettabilità, coesione e forza embolica ancora maggiori, mostrando una riduzione del 33% del tempo di coagulazione. Inoltre, utilizzando il loro nuovo idrogel, i ricercatori hanno ottenuto un’embolizzazione efficace in un modello di endoleak e hanno dimostrato che la DOX influenza l’espressione di diverse proteine coinvolte nella funzione delle cellule endoteliali, nella formazione dei vasi sanguigni e nella coagulazione del sangue.
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Questi risultati aprono interessanti possibilità per adattare il nuovo idrogel DOX al trattamento degli aneurismi in diverse parti del corpo, nonché per sviluppare ulteriori esperimenti per testarne la sicurezza e l’efficacia a lungo termine.
Spiegano gli autori:
“L’embolizzazione del sacco degli aneurismi dell’aorta addominale (AAA) rimane clinicamente limitata dalle recidive dell’endoleak. Queste recidive sono correlate alla ricanalizzazione dovuta alla presenza del rivestimento endoteliale e della progressione dell’aneurisma mediata dalle metalloproteinasi della matrice (MMP). Questo studio incorpora la Doxiciclina (DOX), un noto inibitore sclerosante e MMP, in un idrogel embolizzante vascolare basato su biomateriale shear-thinding (STB). Si prevede che l’aggiunta di DOX migliorerà l’efficacia embolizzante prevenendo al tempo stesso gli endoleak inibendo l’attività delle MMP e promuovendo la rimozione endoteliale. I risultati mostrano che gli STB contenenti il 4,5% p/p di nanopiastrine di silicato e lo 0,3% p/v di DOX sono iniettabili e hanno un duplice aumento del modulo di conservazione rispetto a quelli senza DOX. Gli idrogel STB-DOX hanno inoltre ridotto il tempo di coagulazione del 33% rispetto al sangue non trattato. Il rilascio rapido di DOX dagli idrogel mostra effetti sclerosanti dopo 6 ore in un modello di aorta di maiale ex vivo. Il rilascio prolungato di DOX dagli idrogel sulle cellule endoteliali mostra l’inibizione delle MMP (circa un ordine di grandezza maggiore rispetto ai gruppi di controllo) dopo 7 giorni. Gli idrogel occludono con successo un modello di aneurisma addominale derivato dal paziente, a pressioni fisiologiche e velocità di flusso. Le caratteristiche sclerosanti e di inibizione delle MMP negli idrogel multifunzionali STB-DOX ingegnerizzati possono fornire opportunità promettenti per l’embolizzazione efficiente degli aneurismi nei vasi sanguigni”.
“Questo lavoro rappresenta un progresso significativo nel trattamento degli aneurismi”, ha affermato Ali Khademhosseinini, Ph.D., Direttore e CEO di TIBI. “La nostra speranza è che questo lavoro possa essere ampliato con ulteriori test e sperimentazioni cliniche in modo da poter portare questa tecnologia ai pazienti”.
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