Nella medicina moderna, uno dei problemi più sottovalutati ma paradossalmente più diffusi riguarda l'aderenza terapeutica: centinaia di migliaia di morti evitabili ogni anno e miliardi di dollari sprecati in costi sanitari sono riconducibili alla semplice mancata assunzione dei farmaci prescritti. Per affrontare questa sfida globale, un gruppo di ricercatori del Massachusetts Institute of Technology ha sviluppato una capsula farmaceutica intelligente capace di confermare l'avvenuta ingestione del medicinale attraverso un sistema di trasmissione a radiofrequenza completamente bioriassorbibile. La tecnologia, descritta sulla rivista Nature Communications l'8 gennaio, rappresenta un approccio innovativo al monitoraggio terapeutico che non modifica la formulazione del farmaco ma ne certifica l'assunzione.
Il sistema si basa su un'antenna biodegradabile realizzata in zinco incorporato in una particella di cellulosa, materiali selezionati per il loro eccellente profilo di sicurezza e la compatibilità con l'uso medico. L'antenna viene arrotolata in forma compatta e inserita all'interno della capsula di gelatina insieme al principio attivo. La superficie esterna della capsula è rivestita con cellulosa e uno strato di molibdeno o tungsteno, metalli che fungono da schermatura impedendo qualsiasi emissione di segnale prima della deglutizione. Una volta ingerita, la capsula si dissolve nell'ambiente acido dello stomaco, liberando simultaneamente il farmaco e l'antenna che, attivandosi, comunica con un lettore esterno attraverso un microchip a radiofrequenza.
"L'obiettivo è garantire che questo sistema aiuti le persone a ricevere la terapia necessaria per massimizzare la loro salute", spiega Giovanni Traverso, professore associato di ingegneria meccanica al MIT, gastroenterologo al Brigham and Women's Hospital e membro associato del Broad Institute di MIT e Harvard, autore senior dello studio. Traverso guida un gruppo di ricerca che in passato ha esplorato capsule farmaceutiche a rilascio prolungato capaci di permanere nell'apparato digerente per periodi estesi, ma questa strategia non risulta applicabile a tutti i tipi di medicinali. "La domanda diventa: cosa altro possiamo fare per aiutare il paziente e i suoi operatori sanitari ad assicurarsi che stia ricevendo il farmaco?"
Il cuore tecnologico del dispositivo consiste in un microchip a radiofrequenza commercialmente disponibile, con dimensioni di 400x400 micrometri, che non è biodegradabile ma è progettato per transitare in sicurezza attraverso il tratto digestivo ed essere espulso naturalmente. Tutti gli altri componenti elettronici si degradano completamente nello stomaco nell'arco di circa una settimana. Il processo di trasmissione avviene tipicamente entro 10 minuti dall'ingestione: l'antenna riceve un segnale da un lettore esterno e, collaborando con il microchip, invia una conferma che la pillola è stata effettivamente inghiottita.
Gli esperimenti preclinici condotti su modelli animali hanno dimostrato che il sistema trasmette con successo segnali dall'interno dello stomaco a un ricevitore esterno posizionato fino a 60 centimetri di distanza. Questa caratteristica apre la strada all'integrazione con dispositivi indossabili capaci di inoltrare automaticamente i dati al team medico del paziente, creando un flusso informativo continuo e oggettivo sull'aderenza terapeutica. L'approccio rappresenta un'evoluzione significativa rispetto ai precedenti tentativi di tracciamento basati su radiofrequenza, che utilizzavano materiali non degradabili e richiedevano il transito completo del dispositivo attraverso l'apparato digerente, con potenziali rischi di ostruzione intestinale.
Le applicazioni cliniche più promettenti riguardano pazienti per i quali la mancata assunzione di una singola dose può avere conseguenze drammatiche. I riceventi di trapianti d'organo rappresentano il gruppo prioritario: questi pazienti dipendono da farmaci immunosoppressori che devono essere assunti con estrema regolarità, poiché anche brevi interruzioni possono scatenare episodi di rigetto acuto dell'organo trapiantato. "Vogliamo dare priorità ai farmaci per i quali la non aderenza potrebbe avere effetti davvero deleteri per l'individuo", sottolinea Traverso. Altri gruppi che potrebbero beneficiare significativamente della tecnologia includono pazienti con stent cardiaci recentemente impiantati, che necessitano di terapie antitrombotiche precise, persone affette da infezioni croniche come tubercolosi o HIV che richiedono trattamenti prolungati, e individui con disturbi neuropsichiatrici che possono interferire con l'assunzione regolare dei medicinali.
Il laboratorio di Traverso sta pianificando ulteriori studi preclinici con l'obiettivo di avviare sperimentazioni sull'uomo nel prossimo futuro. La ricerca è stata finanziata da Novo Nordisk, dal Dipartimento di Ingegneria Meccanica del MIT, dalla Divisione di Gastroenterologia del Brigham and Women's Hospital e dall'Advanced Research Projects Agency for Health degli Stati Uniti. Sean You, ex postdoc del MIT, è coautore principale dello studio insieme a Say. Il vantaggio fondamentale di questa tecnologia risiede nella sua capacità di essere integrata direttamente nelle capsule farmaceutiche esistenti senza alterare la formulazione del principio attivo, caratteristica che potrebbe accelerarne significativamente l'adozione clinica rispetto a sistemi che richiedono la riformulazione completa del medicinale.
Rimangono ancora da valutare aspetti cruciali per la transizione verso l'uso clinico, tra cui la sicurezza a lungo termine legata all'accumulo potenziale dei microchip non biodegradabili in caso di assunzioni ripetute nel tempo, le modalità di gestione dei dati trasmessi nel rispetto della privacy sanitaria, e l'accettabilità da parte dei pazienti di un monitoraggio oggettivo della loro aderenza terapeutica. Le risposte a queste domande determineranno se questa innovazione tecnologica potrà effettivamente tradursi in uno strumento diffuso per migliorare gli esiti clinici di milioni di pazienti che attualmente lottano con la complessità dei regimi terapeutici moderni.
.jpg)
