Distacco della retina-Immagine:idrogel progettati per il trattamento del distacco di retina, formulati a partire da biomateriali carboidrati naturali ottenuti dalle alghe. Credito: POSTECH-
Il corpo vitreo, che occupa il volume maggiore dell’occhio, controlla il sistema visivo ed è la sostanza che riempie lo spazio tra il cristallino e la retina. È costituito per il 99% da acqua e i componenti principali del restante 1% sono il collagene e l’acido ialuronico (HA) che mantengono l’elasticità. Il corpo vitreo mantiene la forma del bulbo oculare ed è anche trasparente in modo che le immagini si formino sulla retina. Inoltre, il corpo vitreo agisce come un ammortizzatore riducendo il movimento e le vibrazioni degli occhi. Dopo i 40 anni, potrebbe verificarsi la liquefazione del vitreo, in cui parti del corpo vitreo si separano in umidità e fibre, la maggior parte delle quali diventa liquida una volta che gli individui raggiungono gli 80 o i 90 anni. Una volta che il corpo vitreo gelatinoso inizia a trasformarsi in un liquido, la porzione gelatinosa rimanente si contrae gradualmente e la densità delle fibre diventa leggermente più elevata. Successivamente, l’aumento della liquefazione del vitreo provoca il distacco vitreoretinico. Il distacco posteriore del vitreo si verifica nell’area in cui il corpo vitreo e la retina sono fortemente attaccati, il che a volte causa rotture retiniche che possono portare al distacco della retina regmatogeno (RRD). La RRD rende impossibile la normale funzione delle cellule retiniche e, allo stesso tempo, le cellule non ricevono nutrimento.
Questa malattia può portare alla cecità e all’atrofia oculare se non trattata tempestivamente con un intervento chirurgico prima che la macula si stacchi. La RRD si manifesta principalmente dopo la mezza età, ma recentemente è stata riscontrata frequentemente anche nei giovani affetti da miopia nei paesi asiatici. Uno studio ha rilevato che in paesi come l’India, il distacco della retina era causa di cecità nel 12,7% dei pazienti.
Diversi disturbi potenzialmente pericolosi per la vista, tra cui RRD, grave retinopatia diabetica, trauma oculare penetrante, foro maculare e vitreoretinopatia proliferativa (PVR), spesso richiedono il tamponamento del vitreo dopo la vitrectomia per stabilizzare la retina. Gli agenti clinici più comuni utilizzati per il tamponamento intraoculare sono i gas espansibili e l’olio di silicone (SiO), entrambi i quali hanno dimostrato di essere efficaci e sono disponibili come sostituti del vitreo a medio e lungo termine per la stabilizzazione e il riattacco della retina in casi complicati di tamponamento retinico. Tuttavia, le loro proprietà fisico-chimiche e il potenziale di causare complicazioni, come tossicità retinica, formazione di cataratta, glaucoma secondario e uveite, limitano la loro applicazione clinica.
Ad esempio, i pazienti devono rimanere in posizione prona per alcuni giorni dopo il tamponamento con gas (finché l’occhio è pieno di gas) e avvertiranno una visione marcatamente compromessa. Inoltre il paziente non può recarsi in ambienti con pressioni atmosferiche diverse a causa dell’espansione dei gas. Sebbene SiO sia trasparente, il che rende facile l’ispezione del fondo dopo la vitrectomia, ha un proprio indice di rifrazione che richiede aggiustamenti ottici. Il SiO può anche causare scompenso corneale e glaucoma e non è biodegradabile, pertanto è necessario un secondo intervento chirurgico per la rimozione. A causa di queste limitazioni, vi è una crescente domanda per lo sviluppo di sostituti vitreali distinti con migliori proprietà ottiche, stabilità e biocompatibilità senza effetti collaterali.
Per compensare le carenze del SiO e dei gas espansibili, sono stati proposti diversi idrogel polimerici come sostituti vetrosi. Tuttavia, le loro proprietà fisiche iniziali erano troppo elevate per passare attraverso un ago di piccolo calibro e si verificava una deformazione dovuta allo stress di taglio durante il passaggio; inoltre, sono state osservate infiammazioni e tossicità intraoculari a causa della loro scarsa biocompatibilità. Inoltre, le sostanze che non possono essere stabilizzate abbastanza rapidamente entro un breve tempo chirurgico (∼15 minuti) presentano limitazioni nell’uso clinico. Inoltre, i tamponi idrofobici non possono riempire completamente la cavità vitrea, con conseguente ricrescita e distacco della retina inferiore a causa dell’accumulo di fattori di crescita.
Inoltre, l’uso di agenti chimici e reazioni, come il perossido, che possono causare stress ossidativo all’occhio, aumentano la probabilità di induzione della cataratta. Poiché l’occhio è sensibile ai cambiamenti del pH e della forza ionica, che influenzano direttamente la pressione oculare, l’occhio non può sopportare reazioni che producono un cambiamento del pH o un eccesso di ioni. Per superare questi problemi, sono stati recentemente proposti un gel termoresponsivo copolimerico e un idrogel a grappolo polimerico altamente ramificato. Tuttavia, non è stato completamente verificato il loro utilizzo negli esseri umani e quindi sono ancora necessarie ulteriori ricerche.
L’alginato, un polisaccaride estratto dalle alghe marine brune, è stato uno dei biomateriali naturali più utilizzati per l’ingegneria dei tessuti. L’alginato non è biodegradato nei mammiferi e può essere trattenuto a lungo nel corpo, a differenza dei biomateriali a base di HA o collagene, che hanno tempi di ritenzione brevi e sono facilmente biodegradabili. Questo tempo di ritenzione più lungo potrebbe essere particolarmente utile per le condizioni che richiedono supporto o trattamento a lungo termine, come i disturbi retinici cronici, poiché riduce al minimo la necessità di trattamenti o interventi chirurgici ripetuti, riducendo così il rischio di complicazioni associate a interventi multipli. Pertanto, ci si può aspettare che l’alginato sia adatto all’uso come sostituto del corpo vitreo a lungo termine. In precedenza, era stato pubblicato un rapporto che descriveva l’utilizzo dell’alginato di sodio come sostituto del corpo vitreo sia in modelli animali che nell’uomo che non mostrava alcuna infiammazione o solo una lieve infiammazione. Tuttavia, l’uso di una sola soluzione di alginato spesso non è riuscito a produrre un riattacco retinico a causa del suo scarso effetto tamponante e la ricerca su un sostituto a base di dialdeide alginato non ha caratterizzato la durata della gelificazione e ha prodotto un lieve calo della vista.
In Corea è consuetudine non consumare la zuppa di alghe prima degli esami poiché può portare al fallimento dell’esame. La convinzione è radicata nell’idea che la natura scivolosa delle alghe può far scivolare e vacillare le persone durante il test. La superficie liscia delle alghe marine è attribuita all’alginato, una sostanza mucillaginosa, che può rivelarsi benefica oltre il regno della superstizione. Uno studio che esplora l’uso dell’alginato per il trattamento del distacco della retina è stato pubblicato sulla rivista Biomaterials.
Lo sforzo di collaborazione dei ricercatori ha portato alla creazione di un corpo vitreo artificiale per il trattamento del distacco di retina. Questa soluzione è basata su un carboidrato naturale derivato dalle alghe.
Il corpo vitreo è una sostanza gelatinosa che occupa lo spazio tra il cristallino e la retina, contribuendo all’integrità strutturale dell’occhio. Il distacco della retina si verifica quando la retina si separa dalla parete interna dell’occhio e si sposta nella cavità vitrea, provocando il distacco e potenzialmente provocando la cecità nei casi più gravi.
Anche se un approccio comune prevede la rimozione del corpo vitreo e la sua sostituzione con riempitivi intraoculari medici come gas espandibile o olio di silicone, questi riempitivi sono stati associati a vari effetti collaterali.
Per rispondere a queste preoccupazioni, il gruppo di ricerca ha utilizzato una forma modificata di alginato, un carboidrato naturale ricavato dalle alghe. L’alginato, noto anche come acido alginico, è ampiamente utilizzato in vari settori, tra cui quello alimentare e medicinale, per la sua capacità di creare prodotti viscosi. In questa ricerca, il team ha creato un idrogel composito medico a base di alginato, che offre una potenziale alternativa per la sostituzione del vitreo.
L‘idrogel, che possiede un’elevata biocompatibilità e proprietà ottiche simili a un autentico corpo vitreo, consente ai pazienti di preservare la vista dopo l’intervento chirurgico. La sua caratteristica viscoelasticità regola efficacemente la dinamica dei fluidi all’interno dell’occhio, contribuendo alla stabilizzazione della retina e all’eliminazione delle bolle d’aria.
Per convalidare la stabilità e l’efficacia dell’idrogel, il team ha condotto esperimenti utilizzando modelli animali, in particolare occhi di coniglio, che assomigliano molto agli occhi umani per struttura, dimensioni e risposta fisiologica. L’impianto dell’idrogel negli occhi di coniglio ha dimostrato il suo successo nel prevenire il ripetersi del distacco della retina, nel mantenere la stabilità e nel funzionare bene per un periodo prolungato senza effetti avversi.
Il gruppo di ricerca comprendeva il Professor Hyung Joon Cha del Dipartimento di ingegneria chimica e della Scuola di scienza e tecnologia, il Dottor Geunho Choi del Dipartimento di ingegneria chimica dell’Università di scienza e tecnologia di Pohang (POSTECH) e il Professor Woo Jin Jeong.
Il Professor Hyung Joon Cha di POSTECH, che ha condotto lo studio, ha affermato: “Esiste una correlazione tra distacco di retina e miopia grave e la prevalenza del distacco di retina è in aumento, in particolare tra i giovani. L’incidenza dei casi di distacco di retina in Corea è aumentata del 50%. % nel 2022 rispetto al 2017. Il nostro team migliorerà e farà progredire la tecnologia per rendere l’idrogel adatto all’uso pratico nella cura degli occhi nel mondo reale attraverso la ricerca continua“.
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Spiegano gli autori:
“Il distacco della retina e altri disturbi che mettono a rischio la vista spesso richiedono la rimozione del corpo vitreo e l’iniezione di tamponamento per la stabilizzazione della retina. Gli attuali tamponi clinici come l’olio di silicone e i gas espansibili presentano degli inconvenienti, tra cui il disagio del paziente e la necessità di un intervento chirurgico secondario. Utilizziamo un idrogel composito trasparente di acido alginato-fenilboronico/alcol polivinilico (TALPPH) come nuovo sostituto vitreo con capacità tamponanti. È stata eseguita la caratterizzazione fisico-chimica, reologica e ottica in vitro del TALPPH autoguaribile in situ e la biocompatibilità a lungo termine è stata valutata in un modello di coniglio di distacco di retina da vitrectomia. Valutazioni in vivo hanno confermato la capacità di TALPPH di inibire le recidive del distacco di retina e di preservare la vista dei conigli senza effetti avversi. La stretta somiglianza di TALPPH con il corpo vitreo naturale suggerisce il potenziale come sostituto del tamponamento vitreo per future applicazioni oftalmologiche”.
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Il Professor Jin Jeong dell’Ospedale Universitario Dong-A ha dichiarato: “Il mercato mondiale dei filler intraoculari si sta espandendo a un tasso del 3% all’anno. Prevediamo che l’idrogel che abbiamo creato si rivelerà utile nei prossimi interventi chirurgici vitreoretinici”.
Fonte:Biomaterials
