Le strutture che intrappolano il gas migliorano il trattamento del tumore

Nuovi materiali che intrappolano l'ossigeno prodotti utilizzando un sifone da montare possono essere utilizzati per migliorare la risposta delle cellule tumorali alle radiazioni e ad alcune chemioterapie. I materiali, che possono essere formulati come schiume, solidi o idrogel, sono progettati per trasportare alte concentrazioni di gas terapeutici, come l'ossigeno, che possono poi essere iniettati direttamente nel tessuto tumorale, secondo i ricercatori che li hanno sviluppati.

I ricercatori, guidati da James byrne ed Jianling Bi dell'Università dell'Iowa ha realizzato i materiali di intrappolamento del gas (GeM) utilizzando recipienti pressurizzati: un sifone a frusta e un reattore di Parr (un reattore ad alta pressione con agitazione). Il sifone da montare, meglio conosciuto per creare schiume su cioccolata calda o cappuccini, genera materiali che intrappolano gas a pressioni standard, mentre il reattore di Parr crea solidi che possono intrappolare gas a pressioni fino a 600 PSI (3.45 MPa). Il metodo Parr intrappola fisicamente l'ossigeno pressurizzato in una matrice polimerica naturale, un processo utilizzato per realizzare alcuni tipi di caramelle frizzanti.

I GeM sono composti da gomma di xantano e alginato di sodio, che sono comunemente usati come ingredienti inattivi nella produzione di prodotti farmaceutici e quindi generalmente considerati sicuri dalla Food and Drug Administration degli Stati Uniti.

Le schiume GeMs possono essere iniettate nel tessuto tumorale

"Siamo in grado di iniettare direttamente i GeM di schiuma nel tessuto tumorale utilizzando una siringa", spiega Byrne. "I GeM solidi possono essere creati in forme clinicamente consegnabili, simili a impianti di brachiterapia o fiducial per la guida di immagini radiografiche, e quindi impiantati nei tumori usando un ago".

Byrne afferma che questi materiali possono migliorare l'efficacia dei trattamenti standard di chemioterapia e radiazioni, aumentando la quantità di ossigeno, ad esempio, all'interno dei tumori solidi. "La maggior parte dei tumori ha livelli di ossigeno molto bassi, che si chiama ipossia", spiega. "Decenni fa, i ricercatori sono stati in grado di dimostrare che se si aumenta la quantità di ossigeno nelle cellule tumorali, è possibile migliorare la loro risposta alle radiazioni e ad alcune chemioterapie".

Il team ha dimostrato che i materiali potrebbero fornire quantità estremamente elevate di ossigeno localmente in due tipi di tumori nei topi, migliorando l'efficacia dei trattamenti standard. "Questo è molto rilevante per le situazioni cliniche in cui alcuni tumori rispondono male alla radioterapia e alla chemioterapia, o per un tumore che verrà rimosso chirurgicamente", afferma Byrne.

I ricercatori hanno scoperto che l'aumento dei livelli di ossigeno sembra anche migliorare l'ambiente tumorale immunogenico nei tumori maligni della guaina dei nervi periferici. Tali tumori, così chiamati perché avvolgono i nervi periferici, sono difficili da rimuovere chirurgicamente perché così facendo si può danneggiare il nervo, provocando paralisi, malattie gravi o addirittura la morte. Migliorare l'ambiente immunogenico del tumore significa che il sistema immunitario del corpo riconosce meglio il tumore, spiega Byrne, il che aiuta a migliorare l'efficacia delle immunoterapie, possibilmente consentendo il trattamento della malattia metastatica.

Potrebbero essere necessari ulteriori trattamenti

"Le principali applicazioni di questi materiali saranno il trattamento dei tumori ipossici in combinazione con altre terapie", afferma Byrne Mondo della fisica. "Offrono anche l'opportunità di provare altri gas e farmaci per migliorare la terapia del cancro".

Le microbolle offrono un trattamento del cancro due in uno

Byrne sottolinea che questo lavoro è stato un grande lavoro di squadra che ha coinvolto più istituzioni, tra cui l'Università dell'Iowa, il Massachusetts Institute of Technology, il Brigham and Women's Hospital, il Beth Israel Deaconess Medical Center e la Harvard Medical School. "Il completamento di questo progetto non sarebbe stato possibile senza gli sforzi di molte persone", aggiunge.

I ricercatori hanno ora in programma di indagare se i GeM debbano essere somministrati continuamente per ridurre le dimensioni di un tumore. "Il fatto che la crescita del tumore sia rallentata piuttosto che completamente arrestata nelle tecniche che abbiamo testato suggerisce anche che potrebbero essere necessari ulteriori trattamenti", spiegano. "Tali trattamenti potrebbero includere l'uso di diversi tipi di recipienti pressurizzati e pressioni più elevate per migliorare la quantità di gas erogata in un tumore".

Il lavoro è dettagliato in Scienza avanzata.

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• Fonte: https://physicsworld.com/a/gas-trapping-structures-improve-tumour-treatment/