Gli idrogel sono utilizzati in vari modi: nelle lenti a contatto, per rilasciare farmaci nel corpo, nelle creme idratanti, come serbatoi d’acqua nel terreno, per purificare l’acqua contaminata o come agenti gelificanti e addensanti. Un idrogel è un gel costituito da una plastica in grado di legare l’acqua. I ricercatori hanno ora sviluppato il primo impianto in idrogel che può essere inserito nelle tube di Falloppio delle donne e svolge due funzioni: Da un lato, l’impianto agisce come contraccettivo e, dall’altro, può prevenire lo sviluppo e la diffusione dell’endometriosi.
Circa quattro anni fa, Inge Herrmann ha reclutato nel suo gruppo di ricerca presso il Dipartimento di Ingegneria Meccanica e di Processo e l’Empa un ginecologo senior molto interessato alla ricerca orientata alla clinica. Questa collaborazione interdisciplinare è stata un esperimento per il team. L’obiettivo iniziale era quello di sviluppare un nuovo contraccettivo per le donne a partire da un idrogel. Solo durante le discussioni tra il team di ricerca e il ginecologo, i ricercatori hanno scoperto che bloccando le tube di Falloppio con un idrogel si poteva anche prevenire l’endometriosi.
Prevenire l’endometriosi bloccando le tube di Falloppio
Circa il 10% delle donne soffre di endometriosi. Lo sviluppo della malattia non è ancora del tutto chiaro. Si ritiene che il sangue rifluisca nella cavità addominale attraverso le tube di Falloppio durante le mestruazioni. Questo sangue contiene cellule del rivestimento dell’utero che colonizzano la cavità addominale e possono causare infiammazione, dolore e formazione di tessuto cicatriziale.I ricercatori hanno scoperto come un impianto in idrogel riesca a bloccare la tuba di Falloppio e quindi a prevenire il reflusso del sangue mestruale. I ricercatori descrivono le loro scoperte in una pagina esterna pubblicata di recente sulla rivista Advanced Materials. "Abbiamo scoperto che l’impianto deve essere un gel molto morbido, simile a un orsetto gommoso, che reagisce solo in minima parte con il tessuto e non viene percepito come un corpo estraneo e respinto", spiega Alexandre Anthis, primo autore dello studio.
Uno dei vantaggi degli idrogel è che si gonfiano a contatto con il fluido. L’impianto sviluppato è inizialmente lungo solo circa due millimetri, può essere inserito senza intervento chirurgico con un isteroscopio, uno strumento usato per l’endoscopia uterina, e poi si gonfia fino a più del doppio delle sue dimensioni nella tuba di Falloppio. L’idrogel agisce quindi come una barriera e non lascia passare né lo sperma né il sangue. "Il nostro impianto in idrogel può essere facilmente degradato con la luce UV o con un liquido speciale, in modo da non dover essere rimosso chirurgicamente se la paziente vuole annullare la procedura", spiega Herrmann.
Innovazione attraverso la collaborazione interdisciplinare
Una delle sfide più grandi è stata quella di trovare il giusto equilibrio tra stabilità e degradabilità, spiega Anthis. "Volevamo garantire che l’impianto fosse compatibile ma stabile". A tal fine, i ricercatori hanno prima condotto esperimenti ex vivo su tube di Falloppio umane rimosse a causa di un cancro alle ovaie, ad esempio. In una seconda fase, l’impianto è stato inserito in un maiale. Dopo tre settimane, l’impianto in idrogel era ancora al suo posto e non si era verificata alcuna reazione da corpo estraneo.Insieme all’ETH e all’Empa, i ricercatori hanno presentato domanda di brevetto. Prima che il prodotto sia pronto per il mercato, devono ancora essere effettuati ulteriori chiarimenti e studi. Poiché l’endometriosi è una malattia umana, non è facile scoprire come si comporta l’impianto di idrogel nella tuba di Falloppio per un lungo periodo di tempo, soprattutto durante attività come lo sport. Un’altra sfida sarà quella di chiarire se l’endometriosi addominale può essere prevenuta solo bloccando le tube di Falloppio. A tal fine, i ricercatori intendono analizzare serie di dati clinici di pazienti affetti da endometriosi.
"La ricerca sull’interfaccia tra scienza dei materiali, ingegneria dei processi e ginecologia è stata finora molto rara. Eppure questo campo di ricerca è estremamente importante. Se possiamo dare un contributo con il nostro lavoro, è un passo importante", afferma Herrmann, che ha recentemente aperto l’Ingenuity Lab presso l’ospedale universitario di Balgrist per portare le innovazioni dei materiali nella clinica.
