L'idrogel mantiene in vita i vaccini
Molti vaccini devono essere costantemente raffreddati durante il trasporto per rimanere efficaci. Un team di ricerca internazionale guidato dall'ETH di Zurigo ha ora sviluppato uno speciale idrogel che migliora notevolmente la durata di conservazione dei vaccini anche senza refrigerazione. L'invenzione potrebbe salvare vite umane e ridurre i costi della catena del freddo.
Quasi la metà di tutti i vaccini prodotti finisce tra i rifiuti. Ciò è spesso dovuto a ostacoli logistici durante il trasporto in diverse regioni del mondo. La maggior parte dei vaccini deve essere continuamente raffreddata dalla produzione alla somministrazione nel braccio del paziente. E mantenere la temperatura costante lungo la catena del freddo è un'impresa anche in condizioni ottimali. Nell'Africa sub-sahariana e in altri Paesi del Sud, tuttavia, ciò è difficilmente realizzabile, poiché le limitate infrastrutture di trasporto e l'inaffidabilità dell'alimentazione elettrica, ad esempio, rendono difficile mantenere la catena del freddo e quindi fornire vaccini intatti.
Gli scienziati dell'ETH di Zurigo e gli imprenditori della start-up Nanoly Bioscience, con sede in Colorado, hanno sviluppato una piattaforma sicura e versatile per aumentare la stabilità termica dei vaccini. Il loro obiettivo è migliorare in modo massiccio la distribuzione di vaccini intatti e ridurre i costi delle catene del freddo.
Come Tupperware per le proteine
"Pensate a un uovo", spiega Bruno Marco-Dufort, dottorando presso il Laboratorio di ingegneria macromolecolare dell'ETH del professor Mark Tibbitt. "A temperatura ambiente o in frigorifero, l'uovo mantiene la sua struttura proteica viscosa. In acqua bollente o in padella, invece, cambia completamente".
Le proteine di un vaccino si comportano in modo simile: non appena vengono esposte a determinate temperature, si raggruppano. Questi grumi non possono essere annullati nemmeno se il vaccino viene riportato al freddo. "Non si può nemmeno 'disfare' un uovo", sottolinea Marco-Dufort.
"La maggior parte dei vaccini è sensibile al caldo e al freddo. Questo è un ostacolo importante per le campagne di vaccinazione globali, poiché i costi di distribuzione e amministrazione dei vaccini superano quelli di produzione".Bruno Marco-Dufort
Il ricercatore e il suo team hanno quindi sviluppato un nuovo tipo di idrogel, che è stato recentemente pubblicato sulla rivista Avanzamenti scientifici è stato presentato. Il gel è basato su un polimero sintetico biocompatibile chiamato PEG. Forma un rivestimento protettivo attorno a molecole molto grandi e complesse, come le proteine dei vaccini, gli anticorpi o quelle delle terapie geniche.
L'imballaggio funziona come un Tupperware molecolare, incapsulando le proteine e tenendole separate l'una dall'altra. Ciò consente alle proteine di resistere a maggiori fluttuazioni in un intervallo di temperatura più elevato. Invece della gamma convenzionale di due-otto gradi Celsius che deve essere mantenuta in una catena del freddo, l'incapsulamento permette alle proteine di essere conservate in una gamma di 25-65 gradi Celsius. All'idrogel può essere aggiunta una soluzione zuccherina per rilasciare facilmente le sostanze incapsulate nel punto di utilizzo.
Utilizzo nella ricerca sul cancro
Oltre ad aumentare la durata di conservazione dei vaccini, il vantaggio di questa nuova tecnologia idrogel risiede nella potenziale riduzione dei costi associati alla catena del freddo. "Nel 2020, il mercato totale dei servizi della catena del freddo, dalla produzione alla distribuzione, ammontava a 17,2 miliardi di dollari e si prevedeva un ulteriore aumento", afferma Marco-Dufort. L'aumento dei costi può avere gravi conseguenze per la salute e la fiducia del pubblico se i vaccini arrivano a destinazione attraverso una catena del freddo compromessa".
"La maggior parte dei vaccini è sensibile al caldo e al freddo. Questo è un ostacolo importante per le campagne di vaccinazione globale, poiché il costo della distribuzione e della somministrazione dei vaccini supera il costo di produzione", spiega Marco-Dufort. Sono necessari ingenti investimenti per migliorare e rafforzare la catena del freddo. "L'incapsulamento, invece, è una soluzione che consente di risparmiare sui costi e di utilizzare il denaro per produrre più vaccini, il che potrebbe salvare più vite".
Tuttavia, i ricercatori hanno ancora molta strada da fare. Sono necessarie ulteriori ricerche, studi clinici e sulla sicurezza prima che l'idrogel possa essere utilizzato per il trasporto di vaccini. ? comunque possibile un'applicazione immediata, ad esempio nel trasporto di enzimi sensibili al calore per la ricerca sul cancro o di molecole proteiche per la ricerca di laboratorio.
Una soluzione per un problema globale
Sebbene le nuove biotecnologie e i risparmi sui costi siano un passo nella giusta direzione, ci sono ancora enormi sfide logistiche, politiche e socio-economiche per risolvere i problemi globali associati a un'equa distribuzione dei vaccini. Tuttavia, la motivazione di Marco-Dufort è incrollabile. La sua infanzia nella Repubblica Democratica del Congo lo ha convinto della necessità di vaccini contro le malattie infettive, non solo contro la Covid-19, ma anche contro la poliomielite, la meningite e l'Ebola. Riconosce le enormi sfide che le popolazioni dell'Africa subsahariana devono affrontare per accedere ai vaccini, dove diverse malattie infettive sono ancora molto diffuse.
Il lavoro dell'intero team di ricerca di Tibbitt e Marco-Dufort rappresenta anche un importante progresso nello sviluppo dei vaccini e un barlume di speranza per uno sviluppo positivo della società. Anche un piccolo miglioramento dei fattori economici che influenzano la distribuzione di vaccini e farmaci e la ricerca biomedica possono avere un grande impatto.
Letteratura di riferimento
Marco-Dufort B, Janczy JR, et al. Thermal stabilisation of diverse biologics using reversible hydrogels, Science Advances, 5 agosto 2022. DOI:pagina esterna10.1126/sciadv.abo0502