Un “microlaboratorio” per la ricerca di migliori farmaci anticoagulanti per prevenire infarti e ictus

Un minuscolo laboratorio dalle dimensioni di un francobollo potrebbe essere il prossimo passo nella ricerca per farmaci anticoagulanti per prevenire attacchi di cuore e ictus. L’efficacia degli attuali farmaci anticoagulanti può essere limitata dal rischio di complicazioni, portando al bisogno di alternative che possano prevenire la formazione dei coaguli di sangue e ridurre il rischio di emorragie potenzialmente letali. Il nuovo “lab-on-a-chip” biocompatibile, di cui sono stati forniti i dettagli in uno studio pubblicato sulla rivista Analytical Chemistry, potrebbe aiutare ad accelerare la scoperta e lo sviluppo di nuove terapie anti-coagulo. La tecnologia è stata sviluppata da un team di biochimici e ingegneri guidati dalla RMIT University e dal gruppo Haematology Micro-platforms dell’Australian Centre for Blood Diseases (ACBD) di Melbourne, Australia.

Rimpicciolisce in maniera efficiente un laboratorio medico patologico in un piccolo chip con processi automatizzati che possono raggiungere in pochi minuti quello che richiederebbe giorni in un normale laboratorio. Il nuovo dispositivo è progettato specificatamente per lavorare con la complessa e sensibile biologia del sangue, con un sistema unico di micropompe e strumenti di analisi per testare l’effetto di composti chimici su quanto coagula il sangue. Warwick Nesbitt, autore principale dello studio (RMIT e Monash University), sta lavorando con i collaboratori dell’ACBD per utilizzare il dispositivo per comprendere meglio i meccanismi di coagulo e sviluppare nuovi farmaci anticoagulanti.

Nesbitt ha dichiarato che pochi microdispositivi sviluppati finora sono adatti per uso clinico o di ricerca, perché non sono stati guidati dall’idea di come si comporta davvero il sangue. “Il sangue è estremamente sensibile alle superfici artificiali e coagula molto facilmente, quindi le tecnologie che gestiscono il sangue devono essere altrettanto sensibili. Noi abbiamo combinato una profonda comprensione della biologia del sangue con la progettazione e l’ingegneria di microfabbricazione di precisione per creare un dispositivo che possa lavorare con sangue intero e produrre risultati affidabili. Speriamo che questo nuovo potente strumento dia ai ricercatori un vantaggio nel fornire trattamenti anticoagulanti migliori e più sicuri, per migliorare la salute e il benessere di milioni di persone in tutto il mondo”, ha detto Nesbitt.

Come funziona

Il microlaboratorio può selezionare centinaia di composti farmacologici in poche ore, svelando il loro effetto sul sangue e identificando velocemente quelli che hanno il maggior potenziale per uso clinico. Il dispositivo è basato sulla tecnologia dei chip microfluidici sviluppata al Micro Nano Research Facility (MNRF) della RMIT e all’interno del Laboratorio di Biologia Vascolare (ACBD – Monash University). Un chip microfluidico contiene una serie di canali, valvole, processori e pompe miniaturizzati, che possono manipolare i fluidi in maniera precisa e flessibile. I chip combinano velocità, portabilità e capacità, gestendo vaste quantità di minuscoli elementi di elaborazione. Sono anche economici da produrre.

In un’applicazione proof-of-concept, il microlaboratorio è stato utilizzato per investigare come dosare il sangue con piccole molecole inibitorie influenzi le dinamiche di trombosi, cioè come le piastrine si aggregano tra loro. I promettenti risultati hanno dimostrato che un “lab-on-chip” automatizzato potrebbe controllare con precisione il flusso sanguigno, fornire e mescolare composti farmacologici con il sangue in pochi secondi e inviare il sangue dosato ad un sistema di analisi del trombo a valle.

Il Prof. Arnan Mitchell, direttore MNRF, ha dichiarato che le tecnologie esistenti per testare i composti chimici nel sangue sono ad alta intensità di manodopera e ad alto consumo di tempo, il che limita quanti ne possano essere selezionati. “I nostri dispositivi permettono ai ricercatori di inviare centinaia di potenziali combinazioni attraverso il sistema, mescolandole con il sangue in maniera estremamente rapida e fornendo in risultati in pochi minuti. Piccolo, mirato, automatizzato e preciso: è il futuro della tecnologia di sviluppo di farmaci”, ha concluso Mitchell.