Il monitoraggio dei livelli di farmaci nei pazienti trapiantati
Come possiamo garantire che i pazienti trapiantati ricevano i livelli corretti di medicinali? In corrispondenza di livelli insufficienti di farmaci immunosoppressori, insorge il pericolo di rigetto dell’organo, ma valori eccessivi potrebbero impedire al paziente di combattere le infezioni. Il progetto NANODEM ha inventato un nuovo dispositivo per monitorare i livelli di farmaci nei pazienti trapiantati. “Il nucleo centrale del dispositivo è costituito da un biochip che misura la concentrazione di immunodepressori nel sangue del paziente,” spiega il coordinatore del progetto, Francesco Baldini, dell’Istituto di fisica applicata di Firenze (Italia). “La miniaturizzazione del dispositivo e l’approccio basato su un campionamento mini-invasivo consentono di monitorare in modo più preciso i farmaci della terapia, con frequenza più ravvicinata rispetto ai metodi esistenti.” Attualmente, i livelli di farmaci immunosoppressori vengono monitorati mediante esami ematici ordinari, che però non forniscono informazioni con sufficiente rapidità, né offrono informazioni dettagliate sull’attività (soggetta a variazioni) dei farmaci nel paziente. “Il nostro dispositivo di analisi decentrate (point-of-care testing, POCT) rappresenta un enorme passo avanti. Consente un monitoraggio frequente vicino al paziente, senza dover inviare campioni a un laboratorio centrale,” illustra Baldini. Il team NANODEM è formato da figure accademiche e PMI appartenenti a 5 paesi dell’UE; nella progettazione, si è avvalso di conoscenze ricavate da discipline come la chimica, la biochimica, l’ottica e la medicina, nonché da microtecnologie e nanotecnologie. Il suo dispositivo è in grado di misurare concentrazioni bassissime di farmaci immunosoppressori, nell’ordine di picogrammi per millilitro; inoltre, rileva solo la concentrazione di farmaco libero, ovvero la frazione relativamente piccola (2-8 %) del farmaco nel flusso sanguigno non legata a proteine, ritenuta più strettamente correlata all’efficacia del farmaco ed anche alla tossicità. Con l’impiego di un catetere endovenoso da microdialisi, è possibile prelevare continuamente dal paziente un campione e mescolarlo con i reagenti necessari in microcanali, destinati ciascuno alla rilevazione di un unico immunodepressore. “In tal modo, utilizzando pochi microlitri, è possibile misurare contemporaneamente più sostanze: si tratta di un risultato importante dal punto di vista clinico,” spiega Baldini. Il sistema sviluppato da NANODEM è estremamente efficiente ed è in grado di ottenere limiti di rilevazione bassissimi. Le molecole dei farmaci vengono innanzitutto acquisite sulle superfici di nanoparticelle di polistirene rivestito di anticorpi, contenenti granuli magnetici e molecole fluorescenti. Le molecole anticorpali sono in grado di catturare uno specifico farmaco immunosoppressore e, al raggiungimento di uno strato sensibile, le nanoparticelle fluorescenti emettono fluorescenza, illuminate da un fascio luminoso. Per la loro proprietà magnetica, l’applicazione di un campo magnetico ne accelera l’arrivo sulla superficie di rilevazione. Finora sono stati raggiunti limiti di rilevazione riguardo a due importanti farmaci immunosoppressori: la ciclosporina A e l’acido micofenolico. Baldini aggiunge che un altro esito rilevante risiede nell’ottenimento della rigenerabilità del biochip, che consente al paziente di servirsene in modo, con l’obiettivo finale di una misurazione per un periodo di 48 ore. Dalle prove effettuate, emerge che il dispositivo potrebbe essere rigenerato per trenta cicli di misurazione. Riguardo alle prospettive future, Baldini afferma che si registra un notevole interesse nei confronti della tecnologia da parte dell’industria medica su larga scala. Attualmente, sono in programma sperimentazioni nell’ospedale Klinikum rechts der Isar della Technische Universität München (TUM) di Monaco, per indagare sull’importanza della frazione libera in pazienti che hanno ricevuto il trapianto del rene. “Tali sperimentazioni si avvarranno del modulo di interfaccia con il corpo sviluppato all’interno del progetto e ci consentiranno di confrontare il nostro nuovo dispositivo con metodi di laboratorio canonici. Siamo ottimisti circa la possibilità di dimostrare come le sue prestazioni potenziate siano in grado di rispondere a un’evidente esigenza medica,” conclude Baldini.
Parole chiave
NANODEM, nanofotonica, monitoraggio terapeutico dei farmaci, immunosoppressione, analisi decentrate, microfluidica, nanoparticelle