Scienziati di Singapore della Nanyang Technological University e dell’Agenzia per la scienza, la tecnologia e la ricerca, hanno dimostrato che l’applicazione della “pressione temporale” sulla pelle dei topi può creare un nuovo modo di somministrare farmaci.
I ricercatori in un articolo pubblicato su Science Advances hanno dimostrato che mettere insieme due magneti in modo che pizzichino e esercitino pressione su una piega della pelle, ha portato a cambiamenti a breve termine nella barriera cutanea e in particolare alla formazione di “micropori” sotto la sua superficie. Hanno dimostrato nei test che questi micropori, di circa 3 micrometri di area, consentivano ai farmaci applicati sulla superficie della pelle di diffondersi più facilmente attraverso di essa, evidenziando che la quantità di farmaco diffuso attraverso la pelle dei topi con i micropori è sei volte maggiore rispetto alla pelle dei topi che non hanno ricevuto il trattamento a pressione temporale.
Daniel Lio, che ha svolto questa ricerca come parte della sua tesi di dottorato presso la School of Chemical and Biomedical Engineering, Interdisciplinary Graduate Program della Nanyang Technological University, ora lavora presso l’Agenzia per la scienza, la tecnologia e la ricerca, ha affermato:
«Mentre gli aghi e le iniezioni di microaghi danneggiano la pelle, i micropori potrebbero aprire la strada verso la somministrazione transdermica indolore di farmaci come l’insulina. Il nostro progetto di ricerca è stato inizialmente ispirato dalla terapia Tuina della medicina tradizionale cinese in cui i medici strofinano e applicano pressione sulla pelle e sui tessuti muscolari e applicano un unguento topico».
Il team composto dal Professore David Laurence Becker della NTU Lee Kong Chian School of Medicine e Skin Research Institute di Singapore; il Professore Associato Wang Xiaomeng della Scuola di Medicina Lee Kong Chian della NTU e l’Assistente Prof. Xu Chenjie della Scuola di Ingegneria Chimica e Biomedica, utilizzando il nuovo metodo hanno testato la somministrazione di insulina attraverso la pelle dei topi.
Ridurre i danni alla pelle e il dolore causati dalla somministrazione di farmaci attraverso la pelle
I risultati sperimentali hanno mostrato che nanoparticelle e insulina sono state effettivamente erogate attraverso la pelle dei topi, a masse molecolari fino a 20.000 dalton, questa massa è 40 volte la più grande attualmente riportata nella letteratura scientifica per la somministrazione transdermica di farmaci (cioè tramite cerotti), che è di 500 dalton.
La quantità di farmaco erogata mediante il metodo della pressione temporale era paragonabile alla quantità erogata da un cerotto microneedle: dozzine di aghi più piccoli della larghezza di un capello umano realizzati con composti biocompatibili, comunemente usati per fornire piccole quantità di farmaci attraverso la pelle. Rispetto all’iniezione convenzionale in cui la pelle deve essere penetrata e vi è il rischio di un effetto ipoglicemico (quando l’insulina iniettata agisce troppo velocemente e il paziente ha le vertigini), il nuovo metodo è in grado di somministrare lentamente i farmaci nel tempo senza rompere la pelle, causando così meno dolore.
Il team negli esperimenti ha anche scoperto che con il loro metodo, si è osservato che le cellule nello strato cutaneo (epidermide) hanno un aumento del numero di “giunzioni gap” e una riduzione delle “giunzioni strette”; queste giunzioni controllano la quantità di molecole consegnate tra le cellule: se c’è una maggiore espressione di giunzioni gap, più molecole possono essere trasportate attraverso la barriera cellulare, mentre le giunzioni strette limitano il movimento extracellulare delle molecole.
Somministrazione di farmaci attraverso i magneti
Negli esperimenti sugli animali, sono stati utilizzati due magneti per applicare una pressione sulla pelle dorsale del topo per uno o cinque minuti, a seconda della velocità di somministrazione del farmaco, prima di essere rimosso e poi applicare il farmaco localmente come una crema. Il team ha ipotizzato che per i farmaci che devono essere somministrati più lentamente o in dosi più piccole, sarebbe sufficiente un minuto, mentre per i farmaci da somministrare più velocemente sarebbero necessari più micropori, quindi un tempo di cinque minuti.
Il farmaco è stato lasciato per 12 ore prima che la pelle fosse sottoposta a imaging con microscopia a fluorescenza per vedere fino a che punto il farmaco era penetrato attraverso la pelle.
Il team ha confrontato tre tipi di pelle: pelle che ha ricevuto un trattamento a pressione, pelle che non lo aveva ricevuto e pelle che ha ricevuto farmaci somministrati tramite microaghi.
La pelle che ha ricevuto il trattamento a pressione aveva una quantità di farmaco erogata attraverso la pelle simile a quella trovata con un cerotto con microaghi, mentre la pelle che non ha ricevuto il trattamento a pressione aveva erogato una quantità significativamente inferiore di farmaco.
È stato anche osservato che i micropori scomparivano un giorno dopo la loro formazione, ciò suggerisce che le cellule della pelle avevano colmato le giunzioni.
Il professor David Laurence Becker la cui esperienza di ricerca è nella riparazione e rigenerazione dei tessuti, ha affermato:
«Il nostro studio ha evidenziato il potenziale di utilizzare questo metodo che potrebbe alleviare la necessità per i pazienti diabetici di iniettare insulina più volte il giorno utilizzando aghi e siringhe convenzionali. I pazienti che ogni giorno devono iniettare farmaci come l’insulina, si chiedono costantemente se esiste un altro modo per somministrare i loro farmaci che non implichi ferite o la penetrazione nella pelle. Le nostre nuove scoperte sono promettenti per loro, speriamo di poter perfezionare il dispositivo in modo che un giorno tramite un cerotto possa essere possibile somministrare una quantità sufficiente di farmaci attraverso la pelle e liberarli dalle loro iniezioni quotidiane».