Per molte persone che soffrono di disturbi neurologici, come l'epilessia, non ci sono opzioni terapeutiche praticabili. Nella nostra ultima ricerca, abbiamo sviluppato un dispositivo impiantabile che un giorno potrebbe offrire sollievo. Mostriamo che l'impianto può trattare problemi nel cervello, come convulsioni epilettiche, consegnando sostanze chimiche cerebrali - note come neurotrasmettitori - direttamente alle cellule del cervello che causano il problema.
L'impianto funziona utilizzando un campo elettrico per spingere i neurotrasmettitori fuori dal dispositivo da un serbatoio interno. Questo processo, noto come elettroforesi, consente un controllo preciso della dose e dei tempi di consegna del farmaco, che è importante per affrontare i disturbi intermittenti come l'epilessia.
Questo modo di fornire farmaci ha anche il vantaggio di non aumentare la pressione locale in cui il farmaco esce dal dispositivo perché le molecole del farmaco non sono in un solvente: escono dal dispositivo "a secco". Ciò è importante perché significa che le molecole del farmaco (neurotrasmettitori in questo caso) possono interagire direttamente con il tessuto che circonda l'impianto senza causare danni a quelle cellule o al tessuto circostante.
I ricercatori hanno precedentemente dimostrato che questo metodo per somministrare farmaci può essere usato per gestire il dolore, con un impianto che è stato inserito nel midollo spinale dei ratti. La novità del nostro lavoro, pubblicata su Science Advances, è stata quella di progettare un impianto abbastanza piccolo da poter essere impiantato nel cervello dei topi. Abbiamo anche incorporato piccoli sensori nell'impianto per consentirci di monitorare l'attività cerebrale locale in cui è stato impiantato il dispositivo.
I neurotrasmettitori sono i messaggeri chimici del cervello. (Andrii Vodolazhskyi / Shutterstock.com) Usando i sensori di bordo, abbiamo potuto vedere l'inizio dell'attività simil-convulsiva nei topi. Dopo che è stato rilevato un attacco, abbiamo detto all'impianto di inviare neurotrasmettitori inibitori al tessuto cerebrale al centro degli attacchi. I neurotrasmettitori dicono alle cellule di quel tessuto di smettere di propagare il messaggio di crisi ad altre cellule. Questo ha fermato le convulsioni.
Dopo aver scoperto che potevamo fermare le convulsioni, volevamo vedere se potevamo prevenire del tutto le convulsioni, piuttosto che fermarle dopo che avevano iniziato. Per testarlo, abbiamo iniziato a consegnare i neurotrasmettitori prima che una dose di sostanze chimiche che inducessero le convulsioni fosse iniettata nel cervello con un impianto separato. Questi esperimenti hanno dimostrato che il nostro impianto potrebbe impedire qualsiasi attività simile a un attacco.
Tecnologia della piattaforma
Siamo molto entusiasti perché questa è la prima volta che qualcuno vede che un dispositivo elettroforetico per la somministrazione di farmaci può fermare o prevenire attività simil-convulsive. Inoltre, vediamo questo come una tecnologia di piattaforma che potrebbe essere adattata per aiutare a trattare molti diversi disturbi neurologici tra cui epilessia, morbo di Parkinson e tumori cerebrali.
È importante notare che, finora, questo dispositivo è stato testato solo su topi e ratti. A giudicare dal tempo impiegato da altre tecnologie per passare da questo stadio a un uso clinico diffuso, è probabile che occorra almeno un decennio prima che questa tecnologia sia ampiamente disponibile per l'uomo. Durante questo periodo verrà svolto molto lavoro per dimostrare la fattibilità a lungo termine di questi impianti per il trattamento dell'epilessia e di altri disturbi neurologici.
Questo articolo è stato originariamente pubblicato su The Conversation.
Christopher Proctor, ricercatore associato nella fabbricazione e validazione di pompe ioniche impiantabili, Università di Cambridge
