L'effetto del calore per la medicina rigenerativa

L’ipertermia è oggi utilizzata come approccio non invasivo per affiancare le terapie convenzionali, dal trattamento del cancro alla guarigione delle ferite e alla rigenerazione dei tessuti. Le cellule esposte ad alte temperature possono innescare un processo di morte programmata, detto apoptosi, oppure andare incontro a necrosi, a seconda dell’intensità termica. Un riscaldamento controllato può però anche favorirne la guarigione. Le nanoparticelle metalliche che emettono calore in risposta a stimoli esterni rappresentano strumenti promettenti per un’ipertermia avanzata, capace di modulare specifici processi metabolici. Il calore, da sempre usato in medicina, diventa così uno strumento chiave della medicina rigenerativa, grazie alla possibilità di controllarne la produzione a livello microscopico.

Questa applicazione innovativa nasce da studi sperimentali condotti su modelli in vitro (come cellule di melanoma e cheratinociti) e in vivo, in particolare sull’Hydra, un piccolo animale marino noto per l’elevata capacità rigenerativa,  come ci spiega Claudia Tortiglione dell’Istituto di scienze applicate e sistemi intelligenti Eduardo Caianello (Isasi) del Cnr: “Abbiamo immerso l’Hydra in una soluzione contenente nanoparticelle di oro o di ossido di ferro; l’animale le ha internalizzate nelle sue cellule. Dopo averlo sezionato, lo abbiamo esposto a stimoli luminosi esterni, per osservare quanto tempo impiegasse a rigenerare la parte mancante. Il risultato? La rigenerazione avveniva molto più rapidamente nelle Hydra contenenti nanoparticelle. Il calore prodotto non stimolava solo la morte cellulare, ma - se opportunamente dosato - accelerava la rigenerazione, favorendo ad esempio la cicatrizzazione delle ferite”.

Alla base di questo effetto, ci sono meccanismi molecolari precisi. “I geni coinvolti nel differenziamento dei tessuti si attivano più rapidamente grazie all’effetto termico indotto. Ed è possibile controllare in modo localizzato la produzione di calore. Anche se le nanoparticelle sono diffuse nella cellula, l’irraggiamento mirato permette di riscaldare selettivamente determinate aree intracellulari”, chiarisce la ricercatrice.

Le proprietà delle nanoparticelle, però, non sono fisse: dipendono da forma, dimensioni, composizione, rivestimento, ma anche dal tipo di cellula in cui si trovano. Una stessa particella può avere effetti benefici in un contesto ed essere inefficace, o persino dannosa, in un altro. Le attuali ricerche puntano a sviluppare nuove tipologie di nanoparticelle - come i nanotubi di carbonio - per ampliare le possibilità di applicazione. L’obiettivo è valutare se, un domani, questi studi potranno tradursi in soluzioni cliniche.

Alla domanda sulle sfide da affrontare per trasformare l’ipertermia in una terapia concreta, Tortiglione risponde con realismo: “Il passaggio dalla ricerca alla clinica è complesso, soprattutto per i numerosi test necessari a verificarne la biocompatibilità e la sicurezza a lungo termine. Pensiamo, per esempio, a una crema con nanoparticelle da applicare su ferite, da attivare con la luce per stimolarne la guarigione: è un’ipotesi plausibile, ma prima servono rigorose validazioni. Cosa accadrebbe se nel tempo le particelle rimanessero nei tessuti, o interagissero con l’organismo in modi imprevedibili?”.

Nonostante le incognite, il potenziale applicativo resta enorme: accelerare i tempi di guarigione, ridurre il ricorso a farmaci, favorire trattamenti mirati e minimamente invasivi.

Questa linea di ricerca unisce biologia, fisica, nanotecnologie e medicina, evidenziando quanto sia cruciale un approccio interdisciplinare. Anche la comunicazione scientifica riveste un ruolo fondamentale: informare correttamente il pubblico su queste terapie avanzate è parte integrante del processo di innovazione. “Le nanoparticelle permettono un controllo remoto e preciso della produzione di calore, con la possibilità di intervenire sul destino delle cellule. Un passo avanti per la medicina rigenerativa e per lo sviluppo di terapie non invasive”, conclude Tortiglione.

Le ricerche in corso chiariscono il comportamento termico delle nanoparticelle nei tessuti viventi, ma anche il loro potenziale nel costruire nuove strategie terapeutiche, dove il calore non è più solo un conforto, ma uno strumento sofisticato di cura.

Fonte: Claudia Tortiglione , Istituto di scienze applicate e sistemi intelligenti, caludia.tortiglione@cnr.it