L'invecchiamento progressivo della popolazione e l'aumento della prevalenza del diabete stanno alimentando una vera e propria emergenza sanitaria silenziosa: le ferite croniche, lesioni che non guariscono per settimane o mesi, colpiscono circa 12 milioni di persone all'anno nel mondo, di cui 4,5 milioni solo negli Stati Uniti. Uno dei problemi più gravi di queste lesioni è che circa un paziente su cinque finisce per subire un'amputazione. Un gruppo di ricerca dell'Università della California a Riverside ha sviluppato un gel innovativo capace di generare ossigeno direttamente nel sito della lesione, con l'obiettivo di interrompere questo drammatico decorso clinico prima che conduca alla perdita di un arto.
Il principio che ha guidato lo studio, pubblicato sulla rivista Nature Communications Materials, si basa sull'identificazione dell'ipossia tissutale profonda come causa centrale del mancato processo di guarigione. Come spiega Iman Noshadi, professore associato di bioingegneria all'UC Riverside e responsabile del progetto, le ferite croniche restano intrappolate in una fase infiammatoria prolungata quando i livelli di ossigeno scendono sotto la soglia critica. Questa condizione, nota come ipossia, impedisce la progressione attraverso le quattro fasi necessarie alla riparazione: infiammazione, vascolarizzazione (formazione di nuovi vasi sanguigni), rimodellamento e rigenerazione. Senza un apporto stabile e continuo di ossigeno, il microambiente della ferita favorisce la proliferazione batterica e la degradazione tissutale invece del ripristino.
La soluzione tecnologica messa a punto dal gruppo californiano è un idrogel morbido e flessibile, composto da acqua e da un liquido a base di colina, una sostanza antibatterica, atossica e biocompatibile. Il materiale funziona come un dispositivo elettrochimico in miniatura: collegato a una piccola batteria simile a quelle utilizzate negli apparecchi acustici, il gel scinde le molecole d'acqua e rilascia ossigeno in modo costante nel tempo. A differenza dei trattamenti convenzionali che forniscono ossigeno solo superficialmente, questo sistema si adatta alla morfologia esatta della lesione, penetrando anche nelle cavità più piccole e nelle aree irregolari dove i livelli di ossigeno tendono a essere più bassi e il rischio infettivo più elevato.
La continuità dell'erogazione rappresenta un elemento cruciale: la formazione di nuovi vasi sanguigni richiede settimane, e brevi impulsi di ossigeno non sono sufficienti a sostenere una riparazione duratura. Il sistema sviluppato dal team californiano può mantenere il flusso di ossigeno per fino a un mese, permettendo alla ferita di riprendere un pattern di guarigione più fisiologico. Prince David Okoro, dottorando in bioingegneria nel laboratorio di Noshadi e coautore dello studio, sottolinea che il cerotto potrebbe essere commercializzato come prodotto con gel rinnovabile periodicamente, garantendo una gestione pratica anche nel lungo periodo.
Per validare l'efficacia del dispositivo, i ricercatori hanno condotto esperimenti su modelli murini diabetici e anziani, poiché le loro ferite replicano le caratteristiche delle lesioni croniche negli esseri umani in età avanzata. Nei soggetti non trattati, le lesioni non si sono mai chiuse e sono risultate spesso fatali. Al contrario, quando il cerotto produttore di ossigeno è stato applicato e sostituito settimanalmente, le ferite sono guarite completamente e gli animali sono sopravvissuti. Questo dato preclinico suggerisce che l'approccio potrebbe tradursi in un significativo miglioramento delle prospettive terapeutiche per pazienti che altrimenti andrebbero incontro ad amputazione.
Il gel potrebbe offrire benefici che vanno oltre il semplice supporto di ossigeno. La colina, uno dei suoi componenti principali, contribuisce a regolare l'attività immunitaria e a ridurre l'infiammazione eccessiva. Le ferite croniche contengono spesso elevate concentrazioni di specie reattive dell'ossigeno, molecole instabili che danneggiano le cellule e prolungano lo stato infiammatorio. Fornendo ossigeno stabile e contemporaneamente modulando questa risposta iperattiva, il gel aiuta a ripristinare condizioni più favorevoli alla riparazione tissutale. Come osserva Okoro, esistono medicazioni che assorbono fluidi e altre che rilasciano agenti antimicrobici, ma nessuna affronta direttamente l'ipossia, che rappresenta il problema fondamentale.
Le applicazioni potenziali di questa tecnologia si estendono ben oltre la gestione delle ferite croniche. La carenza di ossigeno e nutrienti costituisce infatti una delle maggiori barriere nello sviluppo di tessuti e organi sostitutivi, obiettivo a lungo termine del laboratorio di Noshadi. Quando lo spessore di un tessuto ingegnerizzato aumenta, diventa difficile garantire la diffusione di ciò che serve alle cellule, che iniziano a morire. Come spiega lo stesso Noshadi, questo progetto può essere visto come un ponte verso la creazione e il mantenimento di organi più grandi per persone che ne hanno bisogno, aprendo scenari interessanti nel campo della medicina rigenerativa e dell'ingegneria tissutale.
Baishali Kanjilal, bioingeniere dell'UC Riverside e coautrice dello studio, riconosce che alcune delle forze che alimentano l'aumento dei tassi di ferite croniche non possono essere risolte solo con un dispositivo medico. Oltre all'invecchiamento e al diabete, anche fattori legati allo stile di vita giocano un ruolo determinante: la sedentarietà, in particolare, contribuisce a ridurre la capacità di risposta immunitaria. Pur essendo difficile intervenire sulle radici sociali di questi problemi, questa innovazione rappresenta una concreta opportunità per ridurre il numero di amputazioni, migliorare la qualità della vita e fornire all'organismo ciò di cui ha bisogno per guarire autonomamente.
