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CNR: Alamanacco della Scienza

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N. 6 - 5 giu 2019
ISSN 2037-4801

Focus - Brevetti Cnr a InnovAgor  

Tecnologia

La valvola cardiaca di nuova concezione

Siamo sulla buona strada. Un giorno non lontano i pazienti affetti da stenosi mitralica e insufficienza cardiaca potranno finalmente dire addio alle valvole sostitutive di origine biologica e meccanica, così come pure agli anticoagulanti. Le valvole cardiache artificiali del futuro saranno sempre più emocompatibili e resistenti alle calcificazioni. A mettere a punto un prototipo, il Laboratorio di biomateriali e medicina rigenerativa dell'Istituto di fisiologia clinica (Ifc) del Consiglio Nazionale delle Ricerche di Massa Carrara. Il brevetto, approvato in Europa, Cina, Stati Uniti e, a breve, anche in India, presentato a InnovAgorà, è firmato Cnr e Humanitas.

“Sono oltre 30 milioni le persone affette da malattie delle valvole cardiache nei Paesi industrializzati”, afferma Giorgio Soldani, responsabile del Laboratorio di biomateriali e medicina rigenerativa del Cnr-Ifc di Massa Carrara. “Patologie strettamente collegate all'avanzare dell'età e che in questi anni hanno visto un sensibile incremento a seguito dell'aumento dell'aspettativa di vita della popolazione anziana”.

Oggi circa il 10-15% dei pazienti di età pari o superiore ai 75 anni (1), ricorre al cardiochirurgo per patologie valvolari come la stenosi aortica (43%), insufficienza mitralica (32%) e stenosi mitralica (13%) (2-3). "In Italia sono intorno al 2% le persone con indicazione all'intervento di sostituzione valvolare (4). Un numero che nei prossimi 25 anni tenderà sicuramente a salire per gli over 65, attestandosi, secondo il rapporto Istat 'Il futuro demografico del Paese', intorno al 33% della popolazione (5)", aggiunge il ricercatore.    

La crescente prevalenza delle disfunzioni valvolari nella popolazione anziana sta rendendo la sostituzione delle valvole cardiache il più comune tra gli interventi cardiochirurgici. A oggi ne esistono di due tipi: valvole metalliche, affidabili e durature, ma che richiedono la somministrazione continua di anticoagulanti, o bioprotesi, che non richiedono terapie anticoagulanti, ma nel 20% circa dei casi devono essere sostituite entro 10 anni a causa delle stenosi da calcificazione. “Questo nuovo dispositivo a corpo unico, senza punti di sutura, già sviluppato e testato su modelli pre-clinici, invece, si basa su polimeri innovativi che consentono di ottenere valvole cardiache che non richiedono anticoagulanti e non calcificano”, spiega Soldani. “La valvola cardiaca artificiale del futuro avrà una struttura di supporto (scaffold), costituita da microscopici filamenti di polimero che, una volta impiantata, viene popolata dalle cellule stesse del paziente ricevente, senza creare alcuna risposta immunitaria. E il processo progredisce fino alla formazione di un tessuto funzionale. La valvola riesce così a integrarsi direttamente con i tessuti del paziente”.

Sebbene i poliuretani siano utilizzati da anni nell'ambito dei biomedicali, grazie alle loro proprietà meccaniche e di biocompatibilità, la loro tendenza alla degradazione ne ha limitato l'utilizzo in dispositivi impiantabili a lungo termine, come le valvole cardiache. “Da qui l'idea di combinare un materiale altamente biostabile, formato da policarbonato uretano e silicone, con un silicone funzionalizzato in modo da potenziare le ottime proprietà del materiale di base con quelle di emocompatibilità e resistenza alla calcificazione dei siliconi. La valvola, invece, è stata realizzata con una tecnologia spray-automatizzata in grado di ricoprire con precisione un calco generato attraverso modellizzazione computerizzata tridimensionale (3D)", prosegue il ricercatore.

I materiali così ottenuti sono stati poi sottoposti a severi test di degradazione idrolitica/ossidativa/ambientale, di calcificazione, di biocompatibilità e di emocompatibilità, in vitro e in vivo. “I primi risultati sono più che soddisfacenti. Mostrano l'assenza di degradazione significativa in tutte le tipologie di materiale e al contempo una elevata riproducibilità, a basso costo, rendendo il prodotto davvero competitivo sia sul mercato europeo sia su quello internazionale (tempo di fabbricazione circa 1 ora/valvola). Ma per evitare che rimanga solo su carta, il prototipo, prima del suo impianto su paziente, deve effettuare ulteriori sperimentazioni sul modello pre-clinico della pecora giovane e trovare finanziamenti mirati”, conclude Soldani.

Per saperne di più: http://www.cnrweb.tv/nuova-valvola-cardiaca-in-materiale-polimerico/

Silvia Mattoni

Fonte: Giorgio Soldani , Istituto di fisiologia clinica, Massa Carrara, tel. 0585/493632, email giorgio.soldani@ifc.cnr.it