Ricerche

Il KAIST di Daejeon (Corea del Sud) ha annunciato che un gruppo di ricerca ha sviluppato una tecnologia di fotostimolazione OLED a tre colori con illuminazione uniforme e ha confermato che la luce rossa a 40 Hz era la più efficace nel migliorare la patologia dell'Alzheimer e la funzione della memoria.

Il meccanismo mediante il quale la stimolazione dei neuroni con OLED rosso riduce l’amiloide-β nei topi modello di Alzheimer (Fonte: Noh et al / ACS Biomater Sci Eng)

Un gruppo di ricerca coreano, affrontando la domanda “Quale colore della luce OLED può effettivamente migliorare la memoria e i marcatori patologici nei pazienti affetti da morbo di Alzheimer (MA)?”, ha identificato il colore OLED più efficace in grado di migliorare la funzione cognitiva usando solo la luce, senza coinvolgere farmaci .La piattaforma OLED sviluppata per questo studio, pubblicato su ACS Biomaterials Science & Engineering, può controllare con precisione colore, luminosità, frequenza di sfarfallio e durata dell’esposizione, suggerendo un potenziale sviluppo futuro in prodotti elettroceutici personalizzati basati su OLED.

Per superare i limiti strutturali dei LED convenzionali, come lo squilibrio della luminosità, il rischio di generazione di calore e la variabilità causata dal movimento degli animali, i ricercatori hanno sviluppato una piattaforma di fotostimolazione basata su OLED che emette luce in modo uniforme. Con questa piattaforma, hanno confrontato la luce bianca, rossa, verde e blu in condizioni identiche (frequenza di 40 Hz, luminosità e tempo di esposizione) e hanno scoperto che la luce rossa a 40 Hz produceva il miglioramento più significativo.

In topi modello di MA iniziale (3 mesi), hanno osservato un miglioramento della patologia e della memoria dopo soli due giorni di stimolazione. Quando i topi modello di MA precoce sono stati esposti a un’ora di luce al giorno per due giorni, sia la luce bianca che quella rossa hanno migliorato la memoria a lungo termine. Inoltre, la quantità di placche di amiloide-β (Aβ) – aggregati proteici noti come un fattore importante nella malattia – si è ridotta in regioni chiave del cervello come l’ippocampo, e sono aumentati i livelli dell’enzima ADAM17 che elimina le placche.

Ciò indica che anche periodi molto brevi di stimolazione luminosa possono ridurre le proteine ​​dannose nel cervello e migliorare la funzione della memoria. In particolare, con la luce rossa, diminuisce significativamente la citochina infiammatoria IL-1β, nota per esacerbare l’infiammazione e contribuire alla progressione del MA, dimostrando un effetto antinfiammatorio. Inoltre, quanto più la placca veniva ridotta, tanto maggiore era il miglioramento della memoria, prova diretta che il miglioramento patologico porta a un miglioramento cognitivo.

Nel modello di MA intermedio (6 mesi), un miglioramento patologico statisticamente significativo è stato osservato solo con la luce rossa. In un esperimento di stimolazione a lungo termine di due settimane nelle stesse condizioni, sia la luce bianca che quella rossa hanno migliorato la memoria, ma una riduzione statisticamente significativa delle placche è apparsa solo sotto la luce rossa.

Anche le differenze a livello molecolare erano chiare. Sotto la luce rossa, i livelli di ADAM17 (che aiuta a rimuovere le placche) sono aumentati, mentre i livelli di BACE1, un enzima responsabile della produzione delle placche, sono diminuiti, dimostrando un duplice effetto di inibizione della formazione delle placche e della loro rimozione. Al contrario, la luce bianca ha abbassato solo il BACE1, mostrando effetti terapeutici più limitati rispetto alla luce rossa. Ciò identifica scientificamente che il colore della luce è un fattore chiave che determina l’efficacia terapeutica.

Per determinare quali circuiti neurali fossero attivati ​​dalla stimolazione luminosa, il team ha analizzato l'espressione di c-Fos, un gene che si attiva immediatamente quando i neuroni sparano. Hanno trovato l’attivazione in tutto il circuito visivo-mnemonico, che si estende dalla corteccia visiva, al talamo, all'ippocampo, fornendo prove neurologiche dirette che la stimolazione della luce risveglia il percorso visivo, migliorando la funzione e la memoria dell’ippocampo.

Grazie alla piattaforma OLED a illuminazione uniforme, la luce è stata erogata in modo omogeneo indipendentemente dal movimento degli animali, garantendo risultati sperimentali stabili e un'elevata riproducibilità nei test ripetuti. Questo studio è il primo a dimostrare che la funzione cognitiva può essere migliorata solo con la luce, senza farmaci, e che i marcatori patologici del MA possono essere regolati attraverso combinazioni di colore, frequenza e durata della luce.

La piattaforma OLED sviluppata in questo studio consente un controllo preciso su colore, luminosità, rapporto di sfarfallio e tempo di esposizione, rendendola adatta per progettare la stimolazione personalizzata nella futura ricerca clinica umana. Il team di ricerca prevede di espandere condizioni quali l’intensità della stimolazione, l’energia, la durata e la stimolazione visiva-uditiva combinata, puntando allo sviluppo in fase clinica.

Il primo autore dott. Byeongju Noh (del gruppo di Kyung Cheol Choi) ha dichiarato: “Questo studio dimostra sperimentalmente l’importanza della standardizzazione del colore e conferma che l’OLED rosso è il colore chiave che attiva ADAM17 e sopprime BACE1 nei vari stadi della malattia”. 
L'autore senior professor Kyung Cheol Choi,ha sottolineato: "La nostra piattaforma OLED a illuminazione uniforme supera i limiti strutturali dei LED tradizionali e consente un'elevata riproducibilità e una valutazione sicura. Ci aspettiamo che gli elettroceutici OLED ROSSI indossabili per l'uso quotidiano diventino un nuovo paradigma terapeutico per il MA".