La NASA assegna la licenza per un trattamento contro l’aterosclerosi

Negli anni '90 dello scorso secolo, alcuni ingegneri e scienziati del Johnson Space Center della NASA stavano lavorando ad un sistema sperimentale di imaging impiegando onde elettromagnetiche millimetriche. Per il loro lavoro dovettero affittare degli equipaggiamenti costosi, e terminata la loro sperimentazione senza risultati utili, restò del tempo utile di utilizzo delle apparecchiature; tempo che venne impiegato in maniera diversa.

Dopo essersi consultato con un medico, il gruppo di lavoro riuscì a trovare un'applicazione promettente proprio nel campo medico: il trattamento dell'aterosclerosi.

Con il termine arteriosclerosi si intende un generico indurimento ed una perdita di elasticità delle pareti delle arterie, mentre il termine aterosclerosi indica una forma particolare di arteriosclerosi che consiste nella formazione di placche sulle pareti delle arterie.

L'aterosclerosi ha inizio quando l'endotelio, la sottile e delicata pellicola che riveste la parete interna dei vasi sanguigni, e che è a diretto contatto con il flusso ematico, viene in qualche modo danneggiato. Accade quindi, che i grassi dispersi nel sangue si infiltrano tra l'endotelio e lo strato adiacente facendo perdere al primo la sua naturale elasticità e la sua capacità di mantenere fluido il sangue. Di conseguenza, alcune sostanze presenti nel sangue iniziano a depositarsi in quella zona dando l'avvio al processo di formazione della cosiddetta “placca”, che è un vero e proprio indurimento circoscritto della parete del vaso. L'accrescimento della placca restringe il calibro del vaso riducendone il flusso sanguigno con conseguenze facilmente immaginabili, in relazione all'importanza del vaso colpito. Se la placca è particolarmente molle, può frantumarsi, ed i frammenti possono andare ad ostruire i vasi più piccoli, anche più lontano.
L'aterosclerosi, nelle forme coronariche, può portare anche all'infarto.

Lo spettro elettromagnetico sul quale stava operando il gruppo di lavoro della NASA può essere utilizzato in un'antenna direzionale miniaturizzata unita ad un catetere. Una volta inserita in un'arteria malata, le onde millimetriche e le microonde da essa generate possono penetrare la parete arteriosa ripristinandone l'elasticità senza danneggiare i tessuti del vaso e quelli adiacenti.

Il Johnson Space Center ha quindi brevettato questa idea e le tecnologie ad essa associate, rendendo il tutto disponibile allo sfruttamento pratico all'interno della NASA stessa e dell'industria statunitense tramite il Technology transfer and Commercialization Office. Infine, l'ente spaziale americano ha invitato le aziende a stelle e strisce a valutare la possibilità di industrializzare l'Endothelium Preserving Microwave Treatment for Atherosclerosis a scopi commerciali.

Questa tecnologia innovativa ha attirato l'attenzione del Dr. Anthony C. Dike, presidente e CEO dell'azienda californiana Meridian Health Systems che ha sottoscritto quindi l'accordo per la licenza.
Meridian condurrà dei trials clinici con un prototipo costruito dalla NASA, richiedendo poi l'approvazione dalla Food and Drug Administration. La Meridian Health Systems ha anche lavorato con il JSC, nell'ambito di uno Space Act Agreement, eseguendo ulteriori esperimenti su arterie di maiale provenienti da un macello della zona, per comparare l'utilizzo di microonde ed onde millimetriche al fine di ottimizzare alcuni particolari del progetto, come le dimensioni dell'antenna, la sua potenza e la frequenza dell'impulso.

Il gruppo di lavoro della NASA coinvolto nel progetto è composto dagli ingegneri Dickey Arndt  Patrick Fink, Gregory Lin, Andrew Chu e Phong Ngo; dai consulentei Justin Dobbins, ex impiegato della NASA; dagli ex fornitori della NASA  James Carl, George Raffoul e Reginald Beer; e da Phillip Henry del Houston Medical Center; e Antonio Pacifico del Baylor College of Medicine.

Un trattamento efficiente e sicuro
Questa tecnologia, in teoria, permette la riparazione non chirurgica delle arterie coronariche malate da parte dei cardiologi interventisti tramite la cateterizzazione coronarica. Potenzialmente, si tratta di una tecnica più sicura del palloncino angioplastico e di tecniche simili.
L'ablazione delle placche aterosclerotiche tramite il riscaldamento causato dalle microonde e dalle onde millimetriche, viene proposta come mezzo per il trattamento delle lesioni aterosclerotiche. A causa della presunta efficacia e della presunta sicurezza di questa nuova tecnica rispetto ai metodi tradizionali, essa potrebbe presto integrare o addirittura sostituire questi ultimi.

Benché l'ablazione ad onde millimetriche e a microonde non sia ancora stata testata su animali vivi, essa potenzialmente offre la possibilità di far fare un importante passo in avanti alle tecniche di trattamento dei vasi arteriosclerotici. Infatti, dopo gli ulteriori tests, questa tecnica potrebbe essere impiegata dai cardiologi durante le procedure di sostituzione del palloncino angioplastico (PTCAs) o durante le cateterizzazioni coronariche.

In questo trattamento innovativo, l'energia elettromagnetica viene inviata tramite catetere, in una zona precisa di un'arteria coronarica per il riscaldamento selettivo della lesione aterosclerotica bersaglio. Il riscaldamento a profili di temperature controllati e customizzati potrebbe essere impiegato per trattare le lesioni dei vari strati della parete arteriosa, preservandone altri da non trattare. E' necessario preservare lo strato di cellule endoteliali per prevenire processi trombotici, infiammatori e proliferativi (restenosi), che complicano le procedure angioplastiche.

Il controllo delle temperature ottimali può essere ottenuto gestendo la potenza di alimentazione del dispositivo, la durata dell'impulso e la sua frequenza. Per i migliori risultati, il profilo termico dovrebbe essere scelto in modo tale da convogliare la temperatura massima al centro della lesione aterosclerotica e la temperatura dovrebbe diminuire uniformemente in tutte le direzioni all'aumentare della distanza dal centro dell'impulso.
Le energie in gioco sono dell'ordine dei 10W con durate di impulso che vanno da 0,1 a 10 secondi con una tolleranza del 2 percento, mentre le frequenze vanno dai 3 ai 300 Ghz. L'apparecchiatura incorpora anche un dispositivo automatico di shutoff di sicurezza.

Spinoff secondario
Così potremmo definire questo tipo di situazioni, relativamente diffuse negli ambiti della ricerca scientifica e tecnologica come appunto quello della NASA. Le attrezzature impiegate per tentare di risolvere un determinato tipo di problema in campo spaziale, hanno avuto la loro effettiva utilità nella risoluzione di un problema di natura medica.

Il Johnson Space Center ha coperto l'Endothelium Preserving Microwave Treatment for Atherosclerosis con tre brevetti (Aprile 2000, Maggio 2001 e Dicembre 2002), ed è proprio di questi giorni, come già detto, la notizia dell'accordo con la Meridian Health Systems per l'industrializzazione del dispositivo su licenza.

La NASA quindi, oltre ad aver ideato per mezzo dei suoi scienziati, una tecnologia innovativa e utile (anche dal punto di vista umanitario), con questo contratto di licenza avrà anche un rientro economico di una certa entità che seppur con tempistiche dilatate, di questi tempi non spiacerà di certo all'amministrazione Bolden.

Fonte: NASA

 

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Alberto Zampieron

Appassionato di spazio da sempre e laureato in ingegneria aerospaziale al Politecnico di Torino, è stato socio fondatore di ISAA. Collabora con Astronautinews sin dalla fondazione e attualmente coordina le attività fra gli articolisti.