Ricerche

"Abbiamo intenzione di sviluppare ulteriormente questa tecnologia creando elettrodi multimodali e biodegradabili in grado di fornire farmaci e terapie geniche al cervello ferito"

Fonte: Chen et al. / Biomaterials

Ricercatori dell'Università di Toronto (Canada) hanno sviluppato un elettrodo flessibile e biodegradabile in grado di stimolare le cellule precursori neurali (NPC) nel cervello, un dispositivo in grado di fornire stimolazione elettrica mirata fino a 7 giorni prima che si dissolva naturalmente.

Sfruttando i meccanismi innati di riparazione del corpo, l'approccio dei ricercatori rappresenta un potenziale passo avanti nel trattamento dei disturbi neurologici che sono una delle principali cause di disabilità in tutto il mondo. Sebbene i disturbi neurologici spesso comportino perdite cellulari irreversibili, la stimolazione delle NPC - cellule rare in grado di riparare il tessuto neurale - si è dimostrata promettente nell'espandere opzioni di trattamento ora limitate.

Tuttavia, i metodi esistenti come la stimolazione transcranica a corrente continua mancano di precisione e possono danneggiare il tessuto. L'elettrodo sviluppato dai ricercatori di Toronto, d'altra parte, fornisce una stimolazione precisa, sicura e temporanea senza richiedere successivi interventi chirurgici.

"I nostri risultati dimostrano che questo elettrodo può stimolare la riparazione neurale in modo temporaneo controllato, che è cruciale per evitare complicazioni associate a impianti permanenti", ha dichiarato Tianhao Chen, dottorando in ingegneria biomedica, primo autore dello studio.

La ricerca, pubblicata su Biomaterials, è stata guidata da Hani Naguib, professore nei dipartimenti di scienze dei materiali e ingegneria e ingegneria meccanica e industriale, e Cindi Morshead, prof.ssa di chirurgia nella Facoltà di Medicina, e con incarico anche all'Istituto di Ingegneria Biomedica.

"Le cellule precursori neurali hanno un potenziale significativo per riparare il tessuto cerebrale danneggiato, ma i metodi esistenti per attivare queste cellule possono essere invasivi o imprecisi", afferma la Morshead. "Il nostro elettrodo biodegradabile fornisce una soluzione, combinando una stimolazione efficace con un rischio ridotto del paziente".

Per progettare la sonda neurale biodegradabile, il team si è concentrato su materiali che hanno sia biocompatibilità che tassi di degradazione regolabili. Per il substrato e il velo di isolamento è stato scelto il PLGA, l'acido poli(lattico-co-glicolico), un materiale flessibile approvato dalla Food and Drug Administration degli Stati Uniti, grazie alla sua degradazione prevedibile basata su rapporti monomeri ed effetti infiammatori minimi. Il molibdeno è stato selezionato per l'elettrodo stesso per la sua durata e dissoluzione lenta, entrambe qualità essenziali per mantenere l'integrità strutturale durante il periodo di stimolazione previsto di una settimana.

Gli elettrodi sono stati impiantati in modelli pre-clinici [=animali] e hanno dimostrato la capacità di stimolare efficacemente le NPC, aumentando il loro numero e attività senza causare danni significativi o infiammazione. Questo test ha assicurato la sicurezza e l'efficacia degli elettrodi per stimolare la riparazione neurale all'interno del periodo di tempo mirato.

"Abbiamo intenzione di sviluppare ulteriormente questa tecnologia creando elettrodi multimodali e biodegradabili in grado di fornire farmaci e terapie geniche al cervello ferito", afferma la Morshead. "I nostri dati entusiasmanti dimostrano che l'attivazione di cellule staminali cerebrali con questi dispositivi di stimolazione elettrica migliora gli esiti funzionali in un modello preclinico di ictus".