Microbolle stabili e autodistruttive come portatori di ossigeno per via endovenosa
Grave carenza di ossigeno alla fine porta all’arresto cardiaco. Se il contenuto di ossigeno nel sangue non può essere ristabilito rapidamente, il paziente può morire in pochi minuti. Nella rivista Angewandte Chemie , gli scienziati americani hanno introdotto microbolle piene d’aria che potrebbero essere utilizzate come portatore di ossigeno per via endovenosa per aumentare il tasso di sopravvivenza di tali pazienti. Poiché si dissolvono rapidamente nel sangue, il rischio di embolia è minimo.
Che si tratti di un incidente di nuoto, un pezzo di cibo nella trachea, un attacco d’asma, pertosse o insufficienza cardiaca: negli Stati Uniti da soli, circa 100.000 pazienti in ospedale muoiono ogni anno per arresto cardiaco dovuto all’asfissia. Le microbolle sviluppate dai ricercatori che lavorano con Brian D. Polizzotti e John N. Kheir presso il Boston Children’s Hospital e l’Università di Harvard (Boston, Massachusetts, USA) potrebbero essere in grado di salvare molti, perché danno ai medici un po ‘di tempo per porre rimedio alla causa dell’ossigeno privazione o eseguire una tracheotomia per ristabilire il flusso d’aria.
L’idea di usare le microbolle come mezzo per trasportare sostanze, come droghe o agenti di contrasto, non è nuova. Tuttavia, la loro iniezione endovenosa comportava sempre un alto rischio di embolia polmonare pericolosa per la vita perché rimanevano nel sangue per troppo tempo. Altri problemi includevano bassa stabilità, componenti che non potevano essere scomposti e scarso controllo sulla morfologia e sulle dimensioni.
Le nuove microbolle non hanno questi svantaggi. Il loro successo è dovuto a uno speciale metodo di produzione che coinvolge la nanoprecipitazione di polimeri biocompatibili nell’interfaccia tra aria e liquido. Il materiale di partenza è destrano, un polimero ramificato costituito da unità di glucosio. Gruppi funzionali come gli acidi sono attaccati per conferire al polimero proprietà attive sulla superficie. Quando il polimero viene disciolto in un solvente organico e l’acqua, in cui non è solubile, viene aggiunta, forma micelle. L’omogeneizzazione con aria forma una schiuma contenente bolle d’aria circondate da micelle. Quando viene aggiunta più acqua, sempre più micelle si uniscono. Questi formano nanoaggregati solidi che formano una conchiglia attorno alla bolla d’aria.
Quando queste microbolle vengono aggiunte al sangue, il suo valore pH rende la forma dei gruppi acidi e comportano dei gruppi di COO –. Questo permette all’acqua di penetrare nel guscio e rilasciare l’ossigeno. La repulsione elettrostatica tra le cariche provoca la caduta dei gusci e i componenti si dissolvono completamente.
I ricercatori hanno bloccato le vie aeree dei roditori per indurre un arresto cardiaco asfittico. Dopo 10 minuti, hanno rimosso il blocco per simulare un medico che ristabilisce le vie aeree. Mentre tutti gli animali nel gruppo di controllo sono morti, l’iniezione rapida e ripetuta delle microbolle durante l’arresto cardiaco ha salvato tutti gli animali. Non c’erano segni di embolia. Il confronto con altri portatori di ossigeno ha anche dimostrato che le microbolle autodistruttive erano l’unico metodo mediante il quale i roditori erano in grado di ricevere grandi quantità di ossigeno, fino a 12 ml senza complicazioni.
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