Un idrogel a base di peptidi si rivela promettente per la riparazione di tessuti e organi

Combinando la precisione biomedica e l'ingegneria ispirata alla natura, un team di scienziati guidato dall'Università di Ottawa ha creato un materiale simile al gel che mostra un enorme potenziale per riparare rapidamente un'ampia gamma di organi e tessuti danneggiati nel corpo umano.

Una ricerca all'avanguardia condotta dal Dott. Emilio I. Alarcon, professore associato presso la Facoltà di Medicina dell'Università di Ottawa, potrebbe avere un impatto sulla vita di milioni di persone in futuro grazie agli idrogel peptidici in grado di sigillare le ferite della pelle, fornire farmaci al muscolo cardiaco danneggiato e riparare le cornee danneggiate.

"Utilizziamo i peptidi per creare soluzioni terapeutiche. Il team trae ispirazione dalla natura per sviluppare soluzioni semplici per la chiusura delle ferite e la riparazione dei tessuti", afferma il Dott. Alarcon, scienziato e direttore del gruppo di Bioingegneria e Soluzioni Terapeutiche (BEaTS) presso l'University of Ottawa Heart Institute, la cui ricerca pionieristica si concentra sullo sviluppo di nuovi materiali con capacità di rigenerazione tissutale.

I peptidi sono molecole presenti negli organismi viventi e gli idrogel sono materiali a base di acqua con una consistenza gelatinosa che si sono dimostrati utili per scopi terapeutici.

L'approccio utilizzato nello studio, pubblicato su Advanced Functional Materials e co-diretto dal Dott. Erik Suuronen e dal Dott. Mark Ruel, è unico. La maggior parte degli idrogel studiati nell'ingegneria tissutale sono di origine animale e a base proteica, ma il biomateriale creato dal team congiunto è arricchito con peptidi ingegnerizzati. Questo lo rende più applicabile alla pratica clinica.

Il dott. Ruel, professore presso il Dipartimento di medicina cellulare e molecolare presso la Facoltà di medicina dell'Università di Ottawa e direttore della ricerca presso la Divisione di chirurgia cardiaca presso l'University of Ottawa Heart Institute, ritiene che i risultati dello studio potrebbero essere rivoluzionari.

"Nonostante millenni di evoluzione, la risposta umana alla guarigione delle ferite rimane imperfetta", afferma il Dott. Ruel. "Osserviamo cicatrici anomale, dalle incisioni cutanee alle lesioni oculari, fino alla riparazione cardiaca dopo un infarto. I Dott.ri Alarcón, Suuronen e il resto del nostro team si sono concentrati su questo problema per quasi vent'anni. L'articolo del Dott. Alarcón su Advanced Functional Materials rappresenta un nuovo modo per rendere la guarigione delle ferite, la guarigione degli organi e persino le cicatrici di base dopo un intervento chirurgico molto più gestibili dal punto di vista terapeutico e quindi ottimizzate per la salute umana".

Peptidi sintetizzati per la riparazione istantanea dei tessuti molli. Advanced Functional Materials (2024). DOI: 10.1002/adfm.202402564

In effetti, la chiave sta nella capacità di modulare il biomateriale peptidico. Gli idrogel del team dell'Università di Ottawa sono progettati per essere personalizzabili, rendendo il materiale resistente adattabile all'uso in un'ampia gamma di tessuti. In sostanza, la ricetta bicomponente può essere modificata per aumentare l'adesività o ridurre altri componenti, a seconda della parte del corpo da riparare.

"Siamo rimasti molto sorpresi dalla gamma di applicazioni che i nostri materiali possono realizzare", afferma il Dott. Alarcon. "La nostra tecnologia offre una soluzione integrata e personalizzata in base al tessuto bersaglio."

Il Dott. Alarcon osserva inoltre che questi studi suggeriscono che gli effetti terapeutici degli idrogel biomimetici sono altamente efficaci e che il loro utilizzo è significativamente più semplice ed economico rispetto ad altri approcci alla rigenerazione.

I materiali sono stati sviluppati a basso costo e in un formato scalabile, qualità fondamentale per molte applicazioni biomediche su larga scala. Il team ha anche sviluppato un sistema di screening rapido che ha ridotto significativamente i costi di sviluppo e i tempi di test.

"Questa significativa riduzione di costi e tempi non solo rende il nostro materiale più economicamente sostenibile, ma ne accelera anche il potenziale di utilizzo clinico", afferma il dott. Alarcon.

Quali sono i prossimi passi per il team di ricerca? Condurranno studi su animali di grandi dimensioni in preparazione alla sperimentazione sull'uomo. Finora, gli studi su cuore e pelle sono stati condotti su roditori, mentre lo studio sulla cornea è stato condotto ex vivo.