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In un modello murino ha bloccato le particelle di pseudovirus SARS-CoV-2 con un’efficienza del 75% quattro ore dopo l’inalazione, che è scesa al 18% dopo 24 ore.
I ricercatori hanno sviluppato una polvere inalabile che potrebbe proteggere i polmoni e le vie respiratorie dall’invasione virale rinforzando lo strato mucoso del corpo.
La polvere, chiamata inalazione di idrogel sferico per difesa polmonare avanzata, o SHIELD, ha ridotto l’infezione in modelli di topi e primati non umani per un periodo di 24 ore e può essere assunta ripetutamente senza influire sulla normale funzione polmonare.
“L’idea alla base di questo lavoro è semplice: i virus devono penetrare nel muco per raggiungere e infettare le cellule, quindi abbiamo creato un bioadesivo inalabile che si combina con il proprio muco per impedire ai virus di raggiungere le cellule polmonari”, afferma Ke Cheng, autore corrispondente dell’articolo che descrive il lavoro pubblicato su Nature Materials.
“Il muco è la barriera naturale dell’idrogel del corpo; Stiamo solo rafforzando quella barriera”.
Cheng è Randall B. Terry, Jr. Distinguished Professor in Regenerative Medicine presso il College of Veterinary Medicine della North Carolina State University e professore presso il NC State / UNC-Chapel Hill Joint Department of Biomedical Engineering.
Le microparticelle di polvere inalabili sono composte da gelatina e acido poli(acrilico) innestate con un estere non tossico.
Quando vengono introdotte in un ambiente umido – come il tratto respiratorio e i polmoni – le microparticelle si gonfiano e aderiscono allo strato mucoso, aumentando la “viscosità” del muco.
Gli effetti sono più potenti durante le prime otto ore dopo l’inalazione. SHIELD si biodegrada in un periodo di 48 ore ed è completamente eliminato dal corpo.
In un modello murino, SHIELD ha bloccato le particelle di pseudovirus SARS-CoV-2 con un’efficienza del 75% quattro ore dopo l’inalazione, che è scesa al 18% dopo 24 ore. I ricercatori hanno trovato risultati simili durante i test contro la polmonite e i virus H1N1.
In un modello di primate non umano di entrambe le varianti, originale e Delta SARS-CoV-2, i soggetti trattati con SHIELD avevano una carica virale ridotta – da 50 a 300 volte inferiore rispetto ai soggetti di controllo – e nessuno dei sintomi comunemente associati all’infezione nei primati, come l’infiammazione polmonare o la fibrosi.
Poiché i primati non presentano gli stessi sintomi di infezione degli esseri umani, la carica virale è il marcatore standard utilizzato per determinare l’esposizione.
I ricercatori hanno anche esaminato la potenziale tossicità sia in vitro che in vivo: il 95% delle colture cellulari esposte ad un’alta concentrazione (10 mg ml-1) di SHIELD è rimasto sano e i topi a cui sono state somministrate dosi giornaliere per due settimane hanno mantenuto la normale funzione polmonare e respiratoria.
“SHIELD è più facile e sicuro da usare rispetto ad altre barriere fisiche o sostanze chimiche anti-virus”, afferma Cheng.
“Funziona come una ‘maschera invisibile’ per le persone in situazioni in cui il mascheramento è difficile, ad esempio durante l’esercizio fisico pesante, mentre si mangia o si beve, o in strette interazioni sociali. Le persone possono anche utilizzare SHIELD oltre al mascheramento fisico per avere una migliore protezione”.
“Ma la bellezza di SHIELD è che non si limita necessariamente alla protezione contro COVID-19 o influenza. Stiamo esaminando se potrebbe anche essere usato per proteggere da cose come allergeni o persino inquinamento atmosferico – tutto ciò che potrebbe potenzialmente danneggiare i polmoni”.
I ricercatori hanno depositato un brevetto e stanno lavorando all’approvazione della FDA per uso umano.
