Linea di Ricerca 1 - Fondazione Don Carlo Gnocchi

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le condizioni fi siologiche, la pelle è stata inserita in un afferraggio meccanico biassiale, creato appositamente nel nostro laboratorio tenendo in considerazione i parametri ottenuti dalla simulazione biomeccanica aghi-pelle (set up sperimentale descritto nei precedenti progetti di ricerca corrente). Sono state usate 3 matrici di microaghi in silicio comprendenti 64 microaghi (8x8) con altezza di 300 μm. Gli aghi in acciaio sono di produzione commerciale con un diametro da 0,3 mm (30G) e sono stati opportunamente ridotti a un’altezza di 1 mm, 1,5 mm, 2 mm, 4 mm e 6 mm. Per le prove di piercing della pelle ciascun array di microaghi è stato montato su un “applicatore a penna” mentre per le prove d’infusione è stata utilizzata una siringa commerciale da 1 ml. I test preliminari d’infusione sono stati analizzati mediante Tomografi a Assiale Computerizzata (TAC) per verifi care la diffusione del liquido di contrasto (simulazione di un farmaco) nei vari strati della cute a seconda della diversa altezza di aghi (micro- e mini-aghi). Le biopsie, montate su un supporto di polistirolo, sono state analizzate dopo 5 e 15 minuti Piercing (n=4) No piercing Fig. 1 Linea di Ricerca 1 dall’infusione di 250 μl di liquido di contrasto diluiti 1:10 in soluzione salina. La misurazione semi-quantitativa del volume del liquido di contrasto diffuso nei diversi strati cutanei è stata effettuata su ciascuna sezione di spessore di 1 mm (20 sezioni su ciascuna biopsia) mediante un sistema di analisi d’immagine. RISULTATI Le sezioni istologiche mostrano che circa il 50% dei microaghi ha bucato l’epidermide fermandosi alla giunzione dermoepidermica, mentre i restanti microaghi hanno creato solo una deformazione dell’epidermide senza però bucarla. Nella fi gura sottostante (Fig. 1) è stata riportata una ricostruzione di una sezione di cute formata da più fotogrammi in serie. Si può notare che su una fi la di 8 microaghi presenti sulla matrice, solo 4 microaghi hanno bucato l’epidermide (freccia verde) mentre i restanti 4 l’hanno solo deformata (freccia rossa). Per studiare l’altezza adeguata dei microaghi al fi ne di ottenere un’ottimale riproducibilità del piercing, pur mantenendo la minima invasività, si è deciso di passare all’utilizzo di microaghi meno costosi, derivanti da aghi in acciaio in commer- Microfotografi a di sezioni istologiche di cute umana normale colorate con ematossilina-eosina dopo applicazione dell’array di microaghi da 300 μm (ingrandimento originale 4x). Ricerca corrente 47
Ricerca corrente 48 Linea di Ricerca 1 cio ma opportunamente ridotti a un’altezza di 1 mm. Nella figura istologica 2 si nota un buon mantenimento dell’architettura e struttura dell’epidermide e del derma, presentando un’interruzione di tutti gli strati dell’epidermide e del derma papillare compatibile con il piercing del microago da 1 mm. Questo dato è risultato riproducibile. 40x Fig. 2 EP SC DE Microfotografia di sezione istologica di cute umana normale colorata con ematossilina-eosina dopo l’applicazione del microago da 1 mm. SC= strato corneo, EP= epidermide vitale, DE= derma (ingrandimento originale 20x). I risultati della valutazione semi-quantitativa della diffusione del farmaco nei diversi strati cutanei (epidermide+derma e ipoderma), analizzata mediante TAC, hanno evidenziato che, nei campioni trattati con microaghi da 1,5 e 2 mm, il liquido infuso nella regione epidermo-dermica dopo 15 minuti tendeva a diffondersi quasi totalmente verso l’ipoderma. Abbiamo quindi dedotto che questa fosse l’altezza ideale per avere una minima invasività ma una rapida diffusione negli strati cutanei. Il grafico sottostante mette in evidenza i risultati ottenuti per tutte le altezze di aghi (Fig. 3). area (cm ) 2 Area of the contrast medium depot (only central slice) in the EP-DE region 0,35 0,3 0,25 0,2 0,15 0,1 0,05 Fig. 3 1 mm 1,5 mm 2 mm 4 mm 6 mm 1 mm 1,5 mm 2 mm 4 mm after 5 minutes after 15 minutes needles lenght 6 mm Istogramma delle misurazioni del liquido di contrasto presente nella sezione centrale di ciascuna biopsia. Le frecce indicano le altezze ideali in cui si nota una buona diffusione del farmaco con il passare del tempo. Lo sviluppo futuro di questo progetto sarà quello di creare un prototipo completo (di cui abbiamo già depositato un brevetto) di cartuccia transdermica monouso (microaghi e sebatoio) e applicatore in grado di monitorare l’infusione del farmaco e quindi validare tale dispositivo con studi preclinici. PRODOTTI SCIENTIFICI Abstract presentati a Congressi Internazionali e Nazionali: – Bedoni M, Donetti E, Casella M, Forvi E, Gualerzi A, Gramatica F. An innovative transdermal drug delivery device for the treatment of chronic diseases. 36° Annual Meeting of Society for Cutaneous Ultrastructure Research (SCUR). Firenze, 11-13 giugno 2009. Exp. Dermatol. 2009;18:1085-6. – Bedoni M, Casella M, Donetti E, Forvi E, Lucini V, O’Mahoney C, Scaglione F, Gramatica F. An innovative transdermal drug delivery device for the treatment of type 1 diabetes. 63° Congresso Nazionale della Società Italiana di Anatomia e Istologia. Torino (Italy), 10-12 settembre 2009. Ital J Anat Embryol. 2009;114:32.
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