Spia nell'intestino

Sono particolarmente temute dopo un'operazione allo stomaco o all'intestino: perdite in corrispondenza delle suture, dove il contenuto del tratto digestivo fuoriesce nella cavità addominale. "Ancora oggi, queste perdite sono una complicazione pericolosa per la vita", spiega Inge Herrmann, professoressa di sistemi nanoparticolari all'ETH di Zurigo e ricercatrice all'Empa di San Gallo.

L'idea di sigillare i tessuti suturati nella cavità addominale con un cerotto è già arrivata in sala operatoria. Tuttavia, i cerotti utilizzati, costituiti da materiale contenente proteine, si dissolvono troppo rapidamente a contatto con i succhi digestivi. I ricercatori del gruppo di Herrmann, insieme ad Andrea Schlegel, chirurgo dell'Ospedale universitario di Zurigo, hanno quindi cercato nuove soluzioni.

Negli ultimi anni, gli scienziati hanno sviluppato un cerotto fatto di polimeri che formano un idrogel, cioè in grado di assorbire liquidi. I polimeri si legano al tessuto intestinale e sigillano la ferita. Il cerotto impedisce così che i succhi digestivi acidi e i residui di cibo carichi di germi fuoriescano dal tratto digestivo e causino peritoniti o addirittura avvelenamenti del sangue potenzialmente letali.

Il sensore reagisce ad acidi ed enzimi

I ricercatori hanno fatto un ulteriore passo avanti: "I chirurghi ci hanno detto che, sebbene abbiano una visione chiara del campo operatorio durante un'operazione, per quanto complicata, non appena la cavità addominale viene chiusa, sono 'ciechi' e possono notare le perdite solo quando è troppo tardi", dice Alexandre Anthis, postdoc nel gruppo di Herrmann e co-sviluppatore del cerotto.

I ricercatori hanno quindi dotato il loro cerotto di sensori non elettronici che indicano prima che i succhi digestivi possano fuoriuscire nella cavità addominale. I sensori sono strutture proteiche o sali incorporati nel cerotto, che reagiscono alle variazioni del valore del pH causate dalla fuoriuscita di succhi gastrici o a determinati enzimi presenti nell'intestino. Quando gli elementi del sensore entrano in contatto con i succhi digestivi, la loro struttura si modifica e i medici possono riconoscerla dall'esterno del corpo utilizzando tecniche di imaging.

Forma appariscente

Come riportano i ricercatori nell'ultimo numero della rivista scientifica pagina esternaScienza avanzata sono riusciti a equipaggiare gli elementi sensoriali in modo tale che la loro reazione possa essere riconosciuta anche con la tomografia computerizzata (TC). Ciò è stato possibile perché gli scienziati hanno utilizzato una combinazione di sali solubili e ossido di tantalio insolubile per modellare gli elementi del sensore in una forma che risalta nell'immagine della TAC. "A contatto con il liquido digestivo, ad esempio, il sensore cambia forma, passando da una superficie rotonda piena a un anello", spiega Benjamin Suter, dottorando del gruppo di Herrmann e primo autore del nuovo studio.

I ricercatori avevano già sviluppato gli elementi del sensore in un articolo pubblicato l'anno scorso, all'epoca senza una funzione di cambiamento di forma. Inoltre, il cambiamento strutturale del gesso dopo una reazione del sensore non poteva ancora essere riconosciuto con la TAC, ma solo con gli ultrasuoni. Ora il cambiamento può essere riconosciuto con entrambi i metodi di imaging.

"Un sensore la cui forma può ora essere chiaramente distinta dalle strutture anatomiche nelle immagini TC e ad ultrasuoni potrebbe evitare ambiguità nella diagnostica in futuro", spiega Herrmann. Il cerotto intestinale potrebbe quindi non solo ridurre il rischio di complicazioni dopo un intervento chirurgico addominale, ma anche abbreviare le degenze ospedaliere e risparmiare sui costi sanitari. "Il progetto del cerotto intestinale sta già suscitando un grande interesse da parte della classe medica", afferma l'ETH. Il compito è ora quello di portare avanti l'applicazione dell'innovazione clinicamente rilevante nella pratica".

Questa è una versione abbreviata e modificata di un articolo di pagina esternaComunicato stampa dell'Empa, scritto da Andrea Six.