Un nuovo dispositivo impiantabile, progettato per massimizzare l’efficacia dei farmaci fotosensibili, potrebbe in futuro migliorare le prospettive di cura per i pazienti affetti da tumore alla vescica. Ingegneri e scienziati specializzati in oncologia dell’Università di Glasgow sono gli ideatori del dispositivo, che utilizza micro-LED alimentati in modalità wireless per potenziare la diffusione della luce attraverso modelli di tessuto in laboratorio.
La piattaforma, sviluppata da un team guidato dal professor David Flynn, rappresenta un primo passo verso un’applicazione più precisa, accessibile e confortevole della terapia fotodinamica per il trattamento dei tumori della vescica negli anni a venire.
Un dispositivo impiantabile per la cura del tumore alla vescica
La terapia fotodinamica si basa sull’utilizzo di farmaci fotosensibilizzanti, chiamati fotosensibilizzatori, per distruggere selettivamente le cellule tumorali. È comunemente impiegata nel trattamento del cancro della pelle, ma la sua efficacia è attualmente limitata dalle proprietà fisiche dei tessuti del corpo umano. I tessuti tendono ad assorbire la luce, rendendo più difficile per i medici raggiungere alcuni tipi di tumori che si sviluppano in profondità, in organi come la vescica.
Per superare questi limiti, le attuali terapie fotodinamiche possono richiedere interventi chirurgici invasivi e ingombranti sorgenti luminose esterne ad alto consumo energetico per illuminare eccessivamente le aree da trattare. La nuova piattaforma sviluppata dal team è progettata per essere flessibile e sufficientemente piccola da poter essere impiantata in prossimità dei tumori, consentendo alla luce di raggiungere le aree da trattare in modo più diretto e riducendo al minimo la necessità di procedure invasive. Inoltre, si alimenta tramite una fonte wireless, eliminando completamente la necessità di sistemi esterni.
Il dottor Rolan Mansour della James Watt School of Engineering dell’Università di Glasgow è l’autore corrispondente dell’articolo. Ha affermato: “Nei paesi sviluppati, si prevede che una persona su tre sviluppi una forma di cancro nel corso della propria vita. Oggi, solo nel Regno Unito, i tumori alla vescica causano 16 decessi al giorno, secondo i dati di Cancer Research UK. Tuttavia, il cancro alla vescica, come molti altri, è potenzialmente curabile se diagnosticato e trattato precocemente, prima della diffusione metastatica o dell’invasione degli organi adiacenti.”
“Dato che la terapia fotodinamica ha il potenziale per ridurre gli effetti collaterali e potrebbe migliorare gli esiti del trattamento del cancro, il nostro lavoro si concentra sul miglioramento della sua efficacia, indirizzando la luce dove è più necessaria, ovvero verso i fotosensibilizzatori che attaccano e distruggono le cellule tumorali.“
In un articolo pubblicato sulla rivista Opto-Electronic Advances , il team descrive come ha progettato e realizzato il proprio dispositivo a forma di disco, largo 40 mm, utilizzando tecniche di fabbricazione laser presso il James Watt Nanofabrication Centre dell’Università, e come lo ha testato in laboratorio. Il sistema utilizza quattro micro-LED su un substrato flessibile in Parylene C, un polimero biocompatibile adatto all’uso in impianti medicali. Sfruttando l’energia prelevata senza fili tramite accoppiamento induttivo risonante, i LED possono erogare una potenza ottica superiore a cinque megawatt.
Nei test di laboratorio, utilizzando materiali progettati per imitare fedelmente i tessuti umani, hanno dimostrato di essere in grado di trasmettere la luce con perdite minime attraverso fette di tessuto sintetico con spessori fino a 50 mm.
Hanno inoltre utilizzato una soluzione fotosensibilizzante per testare come il sistema potesse essere impiegato per generare ossigeno singoletto, la molecola altamente reattiva e in grado di distruggere le cellule tumorali, prodotta dall’interazione tra fotosensibilizzatori e luce. I loro risultati hanno dimostrato che la soluzione ha reagito alla luce dei LED come previsto, producendo in modo affidabile ossigeno singoletto su richiesta e dimostrando il potenziale del sistema per l’utilizzo come dispositivo impiantabile a supporto della terapia fotodinamica.
Il professor David Flynn della James Watt School of Engineering è a capo del progetto EPSRC PATIENT, che ha prodotto questi recenti risultati. Ha affermato: “Si tratta di risultati molto incoraggianti, che dimostrano come la bioelettronica flessibile, l’alimentazione wireless e la fotonica possano essere combinate per creare trattamenti avanzati e minimamente invasivi, che potrebbero migliorare gli esiti clinici delle terapie fotodinamiche. I processi di fabbricazione economicamente vantaggiosi che abbiamo utilizzato in questa nuova tecnologia hanno anche il potenziale per fornire un percorso di trattamento futuro scalabile e accessibile, utilizzabile in combinazione con altre terapie.”
“Sebbene siano ancora necessari ulteriori e significativi lavori sperimentali prima che il sistema sia pronto per essere utilizzato direttamente nei trattamenti sui pazienti, i risultati rappresentano un passo importante verso le terapie oncologiche wireless di nuova generazione e i dispositivi medici fotonici impiantabili.“
Lo sviluppo del sistema è stato riconosciuto nell’ambito degli IET Excellence and Innovation Awards del 2024, dove il team ha ricevuto l’Health Technology Award per il proprio lavoro.
Anche i ricercatori di Edinburgh Instruments Ltd hanno contribuito alla ricerca e sono coautori dell’articolo. L’articolo del team, intitolato ” A Flexible Wireless System for Prospective Photodynamic Therapy Applications “, è stato pubblicato sulla rivista Opto-Electronic Advances. La ricerca è stata finanziata dall’Engineering and Physical Sciences Research Council (EPSRC) dell’UKRI.
