Esperimenti di tre scienziati del Massachusetts Institute of Technology hanno pubblicato l'11 agosto 1995 un saggio scientifico che mostrerebbe come l'insulina teoricamente può essere somministrata ai pazienti tramite un cerotto con l'aiuto degli ultrasuoni, anziché per via orale o per iniezione.

Alcuni farmaci in alcuni casi vengono già assunti tramite cerotti transdermici.
Tuttavia, questo metodo di somministrazione di farmaci è efficace solo con sostanze che hanno un basso peso molecolare; la pelle ha una permeabilità molto bassa, così le molecole più grandi non riescono ad attraversarla. La bassa permeabilità è dovuta alla struttura dello strato più esterno della cute, formato principalmente da cellule morte ricche di fibre di cheratina circondate da strati grassi.

Prof. Robert Langer

I professori Daniel Blankschtein e Robert Langer e lo studente Samir Mitragotri del dipartimento di Ingegneria chimica hanno usato applicazioni di ultrasuoni a bassa frequenza per aumentare in modo significativo la permeabilità della pelle, permettendo la trasmissione dell'insulina, una proteina che viene usata nel trattamento del diabete. Altri farmaci di questa categoria che furono somministrati in questo modo includono il gamma-interferone (usato per provocare il sistema immune in pazienti sofferenti di infezioni virali o di cancro) e le eritoproteine (usate nel trattamento dell'anemia). Queste sostanze sono circa 100 volte il peso molecolare di farmaci attualmente somministrati via cerotti cutanei, come l'estradiolo per il rimpiazzo degli estrogeni nelle donne in post-menopausa, la nicotina per smettere di fumare, e la nitroglicerina per alleviare l'angina.

Un lavoro del 1989 del Dr. Langer e di Joseph Kost mostra che gli ultrasuoni potrebbero essere usati per accrescere la somministrazione di farmaci (non specificatamente proteine) attraverso la pelle tramite un fenomeno chiamato sonoforesi. Questo metodo è migliore di quelli convenzionali in quanto provvede al rilascio del farmaco per più di sette giorni, ed è più facile delle iniezioni ed elimina il rischio di infezioni. Inoltre, quando le proteine vengono somministrate per via orale, sono suscettibili alla degradazione gastrointestinale e non vengono trasferiti a sufficienza nel flusso sanguigno.

Un recente lavoro dei tre autori e di David Edwards (un altro specializzando che segue il dr. Langer) mostra come l'applicazione di ultrasuoni ad una frequenza di 1 MHz aiuta l'assorbimento attraverso la cute dei farmaci a basso peso molecolare causando cavitazione, cioè crescita e oscillazione delle sacche d'aria nelle fibre cutanee di cheratina. L'oscillazione disorganizza gli strati grassi, facilitando il flusso di molecole attraverso la pelle. Langer, Blankschtein and Mitragroti hanno teorizzato che una bassa frequenza di onde ad ultrasuoni aumenterebbe la facilità del trasporto transdermale, dal momento che si sa che gli effetti cavitazionali aumentano con la diminuizione della frequenza.

I risultati delle ricerche hanno mostrato che la pelle dei cadaveri umani era resa significativamente più permeabile con l'applicazione di frequenze ad ultrasuoni di 20KHz (che è molto più bassa di quella utilizzata per le ecografie in gravidanza). Gli esperimenti su topi rasati hanno inoltre rilevato che l'insulina può essere somministrata efficacemente per questa via, come mostrato sia dal livello di insulinizzazione nel sangue sia dall'abbassamento dei livelli di glucosio.

Gli esperimenti hanno ulteriormente mostrato che gli ultrasuoni non producono danni permanenti alle barriere protettive della pelle o ai sottostanti tessuti muscolari. Gli ultrasuoni a bassa frequenza sono già usati dai dentisti per la pulizia dei denti, ma gli scienziati sostengono che è necessaria una maggior ricerca sugli effetti della sonoforesi sull'organismo e sul sistema immune (così come una ottimizzazione della frequenza, della lunghezza e intensità degli impulsi) prima che la tecnica sia pronta per un uso quotidiano. Se ciò darà garanzie per di salute e di efficacia per le persone, i diabetici potrebbero un giorno indossare piccoli dispositivi contenenti sia il dispositivo di monitoraggio del glucosio sia quello di rilascio ad ultrasuoni del farmaco, eliminando ogni necessità per i pazienti di controllare e trattare la loro condizione.

Assistenti alla ricerca: Ashish Patel e Stanley Liauw. Il lavoro è stato sostenuto dal National Institute of Health, Zachary Miller e la Schering Plough Foundation.

Tratto da: MIT News Office

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