Applying a nano-micelle based method for delivering atropine base from a contact lens

Il mondo sta affrontando un'epidemia silenziosa di miopia. Milioni di persone, in particolare i bambini, si trovano impossibilitati a vedere chiaramente gli oggetti distanti, una condizione nota come miopia. Sebbene gli occhiali e le lenti a contatto standard corregano l'appannamento, essi non impediscono all'occhio di crescere eccessivamente in lunghezza, che è la causa principale del problema. Per arrestare questa crescita, i medici spesso prescrivono gocce oculari contenenti un farmaco chiamato atropina. Tuttavia, queste gocce presentano un difetto significativo: vengono lavate via dall'occhio rapidamente, il che significa che la maggior parte del medicinale non raggiunge mai il suo obiettivo, e i pazienti devono ricordarsi di metterle ogni singolo giorno. I ricercatori cercano costantemente un modo migliore per somministrare questo medicinale, sperando di trovare un metodo che mantenga stabile il farmaco, lo rilasci lentamente e rimanga nell'occhio abbastanza a lungo da svolgere il suo compito senza causare irritazione.

In uno studio recente, un team di scienziati dell'Università del Nuovo Galles del Sud ha esplorato un nuovo approccio per risolvere questo problema di somministrazione. Invece di affidarsi a semplici gocce liquide, si sono rivolti a minuscole strutture microscopiche chiamate nano-micelle. Immaginate una bolla di sapone, ma invece di avere aria all'interno, ha un nucleo che può trattenere sostanze oleose che l'acqua solitamente rifiuta. I ricercatori hanno creato queste strutture utilizzando un polimero comune e sicuro e le hanno riempite di atropina in una forma che non si dissolve facilmente in acqua. Il loro obiettivo era imbiancare le lenti a contatto in questa speciale soluzione, permettendo alle lenti di agire come un serbatoio che trattiene il medicinale e lo rilascia costantemente sull'occhio nel tempo. Hanno testato due diversi tipi di lenti a contatto e hanno misurato quanto bene le lenti assorbissero il farmaco, quanto durasse il farmaco nella soluzione e se le lenti risultanti fossero sicure per le cellule che rivestono la superficie dell'occhio.

I ricercatori hanno iniziato convertendo il solfato di atropina, una comune forma salina del farmaco, in atropina base, una versione più adatta a nascondersi all'interno del nucleo oleoso delle loro nano-micelle. Hanno mescolato questo farmaco con un polimero chiamato poloxamer 407 in una soluzione acquosa salata, creando le piccole micelle. Hanno testato queste miscele a due diversi livelli di acidità, uno leggermente acido e uno neutro, per vedere quale ambiente mantenesse il farmaco stabile per il tempo più lungo. Dopo aver lasciato riposare le miscele a temperatura ambiente per un intero anno, hanno riscontrato una chiara differenza. La miscela mantenuta al livello leggermente acido ha conservato quasi l'88 percento del farmaco originale, mentre la miscela neutra ha perso più della metà del farmaco a causa della degradazione. Ciò ha suggerito che mantenere la soluzione leggermente acida fosse cruciale per preservare il medicinale nel tempo.

Successivamente, il team ha preso due popolari marche di lenti a contatto, una realizzata con un materiale chiamato etafilcon A e un'altra chiamata omafilcon A, e le ha immerse in queste soluzioni di micelle cariche di farmaco per un giorno. Volevano vedere se le lenti potessero agire come spugne, assorbendo il medicinale dalla soluzione e trattenendolo all'interno delle loro fibre. Le lenti hanno assorbito con successo il farmaco, con alcune che ne hanno assorbito fino a 7,3 microgrammi. Quando i ricercatori hanno posto queste lenti cariche in una soluzione fresca per simulare l'ambiente dell'occhio, le lenti hanno iniziato a rilasciare il medicinale. Il rilascio non è stato un improvviso scoppio, ma un flusso costante. Per le lenti imbevute della soluzione acida più stabile, circa l'81 percento del farmaco è stato rilasciato entro quattro ore. Questo rilascio lento e controllato è esattamente ciò di cui si ha bisogno per trattare l'occhio senza che il paziente debba riapplicare costantemente le gocce.

Lo studio ha anche esaminato se queste lenti cariche di farmaco avrebbero danneggiato le delicate cellule sulla superficie dell'occhio. I ricercatori hanno fatto crescere cellule corneali umane in una piastra e le hanno esposte al liquido che era stato a contatto con le lenti cariche. La maggior parte delle formulazioni era sicura, con le cellule che sopravvivevano con tassi elevati. Tuttavia, una formulazione specifica, che aveva la più alta stabilità del farmaco, ha causato una leggera diminuzione della sopravvivenza cellulare al 68 percento. Sebbene fosse appena al di sotto della soglia di sicurezza solitamente richiesta per i dispositivi medici, era abbastanza vicina da suggerire che il materiale in sé non sia tossico, ma che la quantità di farmaco o la miscela specifica possano necessitare di una calibrazione. Le lenti stesse non hanno cambiato le loro proprietà fisiche; sono rimaste trasparenti e hanno mantenuto la stessa quantità di acqua delle lenti regolari, il che significa che probabilmente avrebbero lo stesso aspetto e la stessa sensazione per chi le indossa.

I risultati indicano una strada promettente per il trattamento della miopia. Lo studio ha dimostrato che è possibile caricare le lenti a contatto con una forma stabile di atropina utilizzando le nano-micelle, e che queste lenti possono rilasciare il farmaco in modo controllato. La soluzione leggermente acida si è rivelata l'ambiente migliore per evitare la degradazione del farmaco durante un anno. Sebbene le lenti abbiano mostrato un grande potenziale per la somministrazione del medicinale, i ricercatori hanno notato che la quantità di farmaco rilasciata era superiore a quella tipicamente somministrata dalle gocce oculari standard, suggerendo che le versioni future potrebbero dover trasportare meno medicinale per evitare effetti collaterali come la dilatazione delle pupille. Il lavoro ha inoltre evidenziato che, sebbene il farmaco fosse rimasto stabile nel flacone, le lenti stesse non sono state testate per la stabilità a lungo termine dopo l'imbibizione, un passaggio che sarà necessario prima che questa tecnologia possa essere testata sulle persone.

In definitiva, questa ricerca offre un passo concreto verso un modo più efficace per gestire la miopia. Combinando la stabilità delle nano-micelle con la praticità delle lenti a contatto, il team ha creato un sistema che protegge il farmaco dalla degradazione e lo consegna lentamente all'occhio. Lo studio conferma che le lenti possono contenere il farmaco, rilasciarlo nell'arco di diverse ore e rimanere ampiamente sicure per le cellule oculari. Tuttavia, il viaggio dal laboratorio alla clinica non è terminato. I ricercatori sottolineano che sono necessari ulteriori lavori per ottimizzare l'esatta quantità di farmaco utilizzata, garantire che le lenti rimangano sicure per l'uso a lungo termine e verificare che il medicinale raggiunga effettivamente la parte posteriore dell'occhio, dove è necessario per fermare l'allungamento dell'occhio. Fino ad allora, questo approccio basato sulle nano-micelle rimane una convincente prova di concetto che potrebbe un giorno sostituire la lotta quotidiana con le gocce oculari con una semplice ed efficace lente.