Diabete di tipo 1, nuova tecnologia per il trapianto di isole pancreatiche microincapsulate

Nei pazienti con diabete di tipo 1 una nuova tecnica "magnetica" ha permesso di superare una serie di problemi legati al trapianto di isole pancreatiche microincapsulate, un nuovo potenziale trattamento per la malattia. Lo riportano i risultati di uno studio pubblicato di recente sull'International Journal of Pharmaceutics.

Nei pazienti con diabete di tipo 1 una nuova tecnica “magnetica” ha permesso di superare una serie di problemi legati al trapianto di isole pancreatiche microincapsulate, un nuovo potenziale trattamento per la malattia. Lo riportano i risultati di uno studio pubblicato di recente sull’International Journal of Pharmaceutics.

Il diabete di tipo 1 contribuisce al 10% del totale dei casi di diabete in tutto il mondo, è una forma prevalentemente infantile-giovanile ed è considerato un rischio in crescita per la salute. È caratterizzato dalla distruzione autoimmune delle isole pancreatiche, le cellule che producono insulina, che porta a una grave carenza di insulina seguita dall'innalzamento dei livelli di glucosio nel sangue.

Attualmente la terapia si basa sulla somministrazione di insulina per via iniettiva che, oltre a essere associata a complicanze cardiovascolari con l’uso a lungo termine, richiede più misurazioni giornaliere del glucosio ematico e il trattamento per tutta la vita.

In alternativa «in questi pazienti il trapianto delle isole pancreatiche isolate dai donatori fornisce una nuova fonte di cellule produttrici di insulina, in grado di soddisfare il fabbisogno di ormone necessario a tenere sotto controlli i livelli di glucosio nel sangue» ha spiegato l'autore del lavoro Albert Espona-Noguera, un ricercatore dell’UPV/EHU-CIBER BBN (University of the Basque Country - Centro de Investigación Biomédica en Red (CIBER) in the subject area of Bioengineering, Biomaterials and Nanomedicine (CIBER-BBN).

«Uno degli inconvenienti dei trapianti di isole è l'uso a lungo termine di farmaci immunosoppressori per prevenirne il rigetto, che abbassano le difese del paziente e comportano gravi complicanze mediche», ha continuato. «Per evitare questo problema le isole pancreatiche possono essere isolate dal sistema immunitario del paziente e inserite in microcapsule costituite da materiali biocompatibili. Nella microincapsulazione cellulare la sostanza più impiegata è l’alginato, un polimero naturale con proprietà eccellenti per applicazioni biomediche, grazie a un’elevata compatibilità e una bassa tossicità».

Si tratta tuttavia di una metodologia che presenta varie difficoltà tecniche che ne ostacolano l'applicazione clinica, ha affermato Espona-Noguera. Un problema cruciale è il numero elevato di microcapsule vuote che si generano durante il processo di microincapsulazione. In questo modo il volume di microcapsule da impiantare aumenta sensibilmente e questo a sua volta può incrementare la reazione immunitaria dell'ospite dopo l'impianto.

Un sistema innovativo di separazione magnetica
Per evitare una gran quantità di microcapsule vuote, i ricercatori hanno elaborato un approccio innovativo per la purificazione delle isole microincapsulate. «Abbiamo sviluppato un sistema per separare magneticamente le microcapsule che combina diverse tecnologie: nanoparticelle magnetiche e un chip microfluidico, in altre parole, un chip con canali di dimensioni micrometriche prodotti mediante tecniche di stampa 3D che contiene magneti in posizioni strategiche», ha aggiunto Espona-Noguera.

«Le isole pancreatiche vengono messe in contatto con le nanoparticelle e così acquisiscono proprietà magnetiche. Una volta microincapsulate otterremo capsule contenenti isole magnetiche e capsule vuote non magnetiche. Quando vengono pompate attraverso i microcanali del chip, i magneti indirizzano le capsule magnetiche verso il canale di uscita, mentre quelle vuote prendono un canale differente», ha specificato.

L'elevata efficienza di purificazione di questo sistema di separazione magnetica ha permesso di ridurre il volume dell'impianto di circa l'80%, diminuendo in questo modo le complicazioni legate all’impianto di grandi volumi di microcapsule e fornendo un trattamento alternativo per il diabete di tipo 1.

Dal punto di vista funzionale infatti, dopo l’impianto sottocutaneo delle isole microincapsulate negli animali diabetici, i livelli di glucosio nel sangue sono tornati alla normoglicemia (<200 mg/d) per quasi 17 settimane, hanno concluso gli autori dello studio.

Bibliografia

Espona-Noguera A et al. Type 1 Diabetes Mellitus reversal via implantation of magnetically purified microencapsulated pseudoislets. Int J Pharm. 2019 Apr 5;560:65-77.

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