Sensori bioriassorbibili per monitorare marker e farmaci nel corpo, una nuova tecnologia nella diagnostica

Sensori miniaturizzati che vengono impiantati nel corpo umano e che “scompaiono” dopo aver svolto la loro funzione, senza richiedere alcuna rimozione chirurgica. Sensori “bioriassorbibili”, cioè che degradano in sottoprodotti biocompatibili e non tossici, poi spontaneamente espulsi e senza alcun effetto sull’organismo. Sono stati sviluppati dal gruppo di ricerca di Chimica Analitica del Dipartimento di Scienze e Tecnologie Biologiche e Ambientali dell’Università del Salento, sotto la guida della professoressa Elisabetta Mazzotta, all’interno del progetto europeo RESORB (“On-Demand Bioresorbable OptoElectronic System for In-Vivo and In-Situ Monitoring of Chemotherapeutic Drugs” www.resorb.eu), avviato nel 2022 e coordinato dal professor Giuseppe Barillaro del Dipartimento di Ingegneria dell’Informazione dell’Università di Pisa, finanziato con 2,7 milioni nell’ambito di Horizon Europe, il Programma Quadro Europeo per la Ricerca e l’Innovazione promosso dall’Unione Europea per il periodo 2021-2027 e conclusosi lo scorso settembre.

Il progetto ha portato allo sviluppo di un sistema integrato, costituito da più componenti – sorgente, batteria, recettori, trasduttori – realizzati con materiali completamente biocompatibili e bioriassorbibili. Nello specifico, il sistema è stato messo a punto per il monitoraggio di un farmaco chemioterapico, la doxorubicina, direttamente nel sito del tumore dove il sensore è stato impiantato. Il sensore permette il dosaggio del farmaco in situ e in tempo reale, fornendo un’informazione cruciale nei trattamenti chemioterapici, ossia la quantità di farmaco che effettivamente raggiunge il sito tumorale dove deve agire. Ciò permette di avere informazioni, specifiche per il singolo paziente, utili a dosare opportunamente la quantità di farmaco somministrata, evitando così il sovradosaggio e, quindi, possibilmente, limitandone gli effetti collaterali. Il riassorbimento del sensore da parte del paziente è innescato infine da uno stimolo termico esterno, che ne avvia la dissoluzione, evitando un intervento chirurgico di recupero del dispositivo che potrebbe causare lesioni/infezioni.

Questa innovativa tecnologia rappresenta dunque la nuova frontiera nella sensoristica diagnostica, cambiando il paradigma della misurazione dei parametri in ambito clinico-diagnostico. Solitamente, infatti, le molecole di interesse clinico vengono individuate prelevando dei fluidi corporei (sangue, saliva, urina) che sono in seguito analizzati in laboratorio, con notevole dispendio di denaro e di tempo, e con l’impossibilità di avere dati sito-specifici e in tempo reale.

Il team di Chimica Analitica di UniSalento, guidato dalla professoressa Mazzotta, si è occupato nello specifico dello sviluppo del recettore sintetico del sensore – cioè della componente deputata all’interazione e al riconoscimento del target chemioterapico – e della fabbricazione del rivestimento esterno dell’intera piattaforma di sensing. I risultati ottenuti sono stati pubblicati in due articoli sulla rivista Advanced Science Del team di ricerca di UniSalento fanno parte Tiziano Di Giulio, ricercatore del gruppo di Chimica Analitica e i post-doc Ibrar Asif Muhammad e Francesca Persano.

«I risultati ottenuti – commenta Mazzotta – aprono la strada a una nuova tecnologia nella diagnostica clinica e nella medicina personalizzata, che potrà essere di vaste applicazioni: il sistema sviluppato è infatti estremamente versatile e può essere “traslato” verso la rivelazione di altri marker di interesse clinico-diagnostico». A dimostrazione di questo, la tecnologia dei sensori impiantabili in vivo biodegradabili è al centro di un altro importante finanziamento ottenuto dal gruppo di Chimica Analitica, il Progetto MIRACLE, nell’ambito del Fondo Italiano per la Scienza del quale è responsabile proprio il dottor Di Giulio, che afferma: «Lavoreremo a sviluppare sensori bioriassorbibili per il monitoraggio del progesterone in utero, per la diagnosi dell’endometriosi e del cancro ovarico».