Come una ventosa trasporta i farmaci nel sangue

Molti farmaci per il diabete, l'obesità o il cancro alla prostata sono costituiti da molecole relativamente grandi, come i peptidi. I pazienti di solito non sono in grado di deglutire questi farmaci in compresse, poiché i principi attivi vengono scomposti nel tratto digestivo o rimangono troppo grandi per entrare nel flusso sanguigno. Non hanno quindi altra scelta se non quella di farsi iniettare il farmaco.

Un gruppo di ricercatori dell'ETH guidato da David Klein Cerrejon e Nevena Paunovi?, che lavorano entrambi presso la cattedra di formulazione e somministrazione di farmaci di Jean-Christophe Leroux, ha ora sviluppato una ventosa che può essere utilizzata anche per trasportare grandi molecole, come i peptidi, nel flusso sanguigno attraverso la mucosa buccale della bocca.

"Si tratta di un metodo completamente nuovo di somministrazione di farmaci che potrebbe risparmiare a milioni di persone l'esperienza dolorosa o sgradevole di un'iniezione", afferma Paunovi?, che ha ottenuto una delle ambite borse di studio per pionieri dell'ETH di Zurigo. Il suo obiettivo è portare la ventosa sul mercato con la start-up Transire Bio.

Superare la mucosa buccale

La membrana mucosa all'interno delle nostre guance non è generalmente particolarmente adatta al trasporto di farmaci nel flusso sanguigno. Lo spessore del tessuto è stato finora un ostacolo troppo grande, soprattutto per le molecole più grandi come i peptidi. La ventosa dei ricercatori dell'ETH, larga circa un centimetro e alta sei millimetri, dovrebbe ora cambiare questa situazione.

I pazienti lo premono con due dita contro la mucosa della guancia. La pressione negativa che ne deriva distende la mucosa, rendendola più permeabile alla formulazione del principio attivo, che si trova nella cavità a forma di cupola della ventosa. Tuttavia, questo da solo non è sufficiente a raggiungere i vasi sanguigni.

I ricercatori aggiungono quindi al principio attivo una sostanza endogena che allenta le membrane cellulari in modo che il principio attivo possa penetrare negli strati più profondi del tessuto. I pazienti sponsorizzano la ventosa all'interno della guancia per alcuni minuti. Durante questo periodo, il principio attivo disciolto dalla saliva può entrare nel flusso sanguigno direttamente attraverso la membrana mucosa ora permeabile.

Rispetto ai pochi peptidi disponibili sul mercato che vengono assunti per via orale, la ventosa dei ricercatori dell'ETH può essere utilizzata per somministrare un'ampia gamma di farmaci diversi senza bisogno di grandi adattamenti tecnologici.

Dal grano di pepe alla ventosa

Zhi Luo, all'epoca postdoc presso l'ETH Leroux e ora professore in Cina, ha avuto l'idea della ventosa durante una cena con amici, quando mezzo grano di pepe gli è rimasto improvvisamente in bocca. Sebbene questa esperienza sia stata spiacevole, gli ha dato l'idea di come fissare i farmaci alle superfici scivolose. Ma dall'idea al primo prototipo c'erano ancora alcuni problemi da risolvere.

La sfida più grande è stata quella di trovare la forma giusta per la ventosa: "Dovevamo determinare quale geometria e quanta pressione negativa fosse necessaria affinché la ventosa potesse aggrapparsi alla mucosa buccale ed estenderla con sufficiente forza senza danneggiarla", spiega Klein Cerrejon. Oltre a diversi prototipi, che i ricercatori hanno sviluppato e prodotto da soli con una stampante 3D, sono stati necessari numerosi test sulla mucosa buccale dei maiali.

I ricercatori hanno anche testato numerose sostanze in diverse concentrazioni per il principio attivo che allenta la membrana cellulare. Hanno esaminato al microscopio la profondità di penetrazione delle diverse miscele nel tessuto. "Poiché la ventosa è un metodo di somministrazione completamente nuovo, abbiamo dovuto sperimentare a lungo prima di trovare la sostanza giusta. ? emerso che le sostanze naturali ed endogene erano ideali per questo compito", afferma Klein Cerrejon.

Test su cani ed esseri umani

I ricercatori hanno poi testato la ventosa e l'agente allentante in esperimenti autorizzati sugli animali, sui cani, poiché la loro mucosa guanciale è simile a quella degli esseri umani. I cani non hanno subito danni. I risultati sono stati positivi per i ricercatori: "Abbiamo visto dai campioni di sangue che la ventosa trasporta efficacemente il farmaco nel flusso sanguigno dei cani", spiega Klein Cerrejon.

I ricercatori hanno anche testato la ventosa senza riempimento su 40 persone. Non solo ha aderito alle guance dei soggetti testati per 30 minuti, ma questi ultimi l'hanno anche valutata positivamente. La stragrande maggioranza dei soggetti ha dichiarato di preferire nettamente la nuova forma di somministrazione a un'iniezione.

Sulla strada per l'ingresso nel mercato

Nevena Paunovi?, che ha conseguito il dottorato con Leroux, è farmacista e ha già lavorato per una grande azienda farmaceutica, porterà avanti il progetto come Pioneer Fellow. "Abbiamo un prototipo e una tecnologia già brevettata. Il prossimo passo è produrre la ventosa in modo che sia conforme alle attuali normative farmaceutiche", spiega la scienziata.

I ricercatori dovranno effettuare ulteriori test prima di poter sperimentare la nuova forma di somministrazione su volontari sani. Ci sono ancora alcuni ostacoli normativi da superare prima che la ventosa venga immessa sul mercato. Per farlo, i ricercatori hanno bisogno di partner forti e di risorse finanziarie sufficienti. Poiché i peptidi rappresentano un mercato del valore di miliardi per l'industria farmaceutica, diverse aziende hanno già espresso interesse.