"Punta e spara": la "pistola" ad aria compressa potrebbe fornire vaccini e altri farmaci senza dolore

Un soffio d’aria potrebbe un giorno sostituire l’ago nella somministrazione di medicinali e vaccini? Questi scienziati ci stanno lavorando.

Gli ultimi anni hanno evidenziato l’importanza dei vaccini per la salvaguardia della salute pubblica: ma se esistesse un modo migliore per somministrare il vaccino rispetto al temuto ago?

I ricercatori potrebbero avere la risposta, sotto forma di un getto che può soffiare un vaccino attraverso la pelle con solo una piccola pressione, una sensazione che paragonano a quella di essere colpiti da un giocattolo di schiuma.

Il MOF-Jet, sviluppato dagli scienziati dell'Università del Texas a Dallas, negli Stati Uniti, è stato presentato lunedì al pubblico durante la riunione primaverile dell'American Chemical Society.

Il ricercatore principale del progetto, Jeremiah Gassensmith, ha iniziato ad armeggiare con l’idea durante il blocco dovuto alla pandemia di COVID-19. Ordinò pezzi poco costosi di un sistema di iniezione a getto alimentato a gas compresso e in seguito li passò a Yalini Wijesundara, uno studente laureato del laboratorio.

Wijesundara, che ha presentato il lavoro all’incontro, aveva precedentemente studiato altri iniettori a getto risalenti agli anni ’60 che utilizzano gas compresso per iniettare uno stretto flusso di fluido.

Pensando che se gli iniettori potessero essere modificati per sparare solidi, ha pensato che potrebbero essere un sistema di consegna di materiali all'interno di una struttura metallo-organica (MOF). Si tratta di strutture porose e cristalline che agiscono come gabbie molecolari per incapsulare un'ampia varietà di materiali, inclusi acidi nucleici e proteine.

Combinando l'iniettore a getto con il lavoro esistente del laboratorio sui MOF, Wijesundara ha creato il MOF-Jet, che può fornire polveri alle cellule sparandole con aria.

Il gruppo di Gassensmith aveva già lavorato con il MOF chiamato zeolitic-imidazolate framework otto, o ZIF-8.

"Rispetto all'oro, è economico e protegge i materiali biologici, come gli acidi nucleici",ha spiegato Wijesundara . "Possiamo anche conservare le formulazioni dei vaccini al suo interno come polveri a temperatura ambiente, il che elimina la necessità di temperature estremamente fredde richieste da molti vaccini liquidi".

Il team ha racchiuso una varietà di materiali biologici all'interno di ZIF-8, proteggendoli dalla decomposizione troppo rapida.

Hanno poi modificato una pistola genetica – che viene tipicamente utilizzata in medicina veterinaria per sparare materiale genetico o proteine ​​nelle cellule di un animale – per creare il MOF-Jet. Uno sbuffo di gas ha sparato la formulazione in polvere nelle cellule, cosa che secondo Wijesundara era facile come "puntare e sparare".

Hanno testato il loro sistema e hanno dimostrato che il MOF-Jet trasportava un gene racchiuso in ZIF-8 alle cellule di cipolla e una proteina racchiusa in ZIF-8 ai topi. Secondo Gassensmith, l'esplosione dell'iniettore sembra "come se fossi stato colpito da un proiettile Nerf" - molto meno doloroso che essere bloccato da un ago.

Il team si è anche reso conto che sarebbe stato possibile modificare la velocità con cui il carico veniva rilasciato alterando il gas utilizzato. ZIF-8 è sensibile agli ambienti acidi e quando l'anidride carbonica reagisce con l'acqua nelle cellule, produce acido carbonico che, a sua volta, aiuta a rompere il MOF.

"Se gli si spara con anidride carbonica, rilascerà il suo carico più velocemente all'interno delle cellule; se si usa l'aria normale, ci vorranno quattro o cinque giorni", ha spiegato. Ciò significa che lo stesso farmaco potrebbe essere rilasciato in tempi diversi senza modificarne la formulazione. "Una volta capito questo, si sono aperte molte possibilità", ha affermato Gassensmith.

Il team sta ora utilizzando questo metodo per fornire chemioterapici e adiuvanti come potenziale trattamento per il melanoma, la forma più grave di cancro della pelle.

Dicono che, poiché il MOF-Jet può disperdere il materiale su un'ampia area, potrebbe distribuire una terapia antitumorale in un melanoma in modo più uniforme rispetto a un ago, che è l'attuale metodo di somministrazione.

La ricerca è ancora in corso e i ricercatori ritengono che l’adattabilità del loro MOF-Jet potrebbe consentire un ampio numero di applicazioni, dalla medicina veterinaria all’agricoltura, o un giorno anche vaccinazioni o trattamenti umani.