Ogni mattina nelle cucine degli studentati finiscono nella spazzatura chili di fondi di caffè. In un laboratorio di Lione quegli stessi scarti sono diventati la materia prima di nanoparticelle di carbonio larghe meno di venti nanometri, capaci di mostrare un tumore su un'immagine e di colpirlo nello stesso momento. Il progetto europeo UNAT ha cancellato il confine fra diagnosi e terapia partendo da un rifiuto — e alla fine puoi scoprire se ragioni come chi cerca una seconda vita per le cose.
Nella pratica clinica di oggi trovare un tumore e curarlo restano due storie diverse. Prima arrivano gli esami per immagini, che dicono dove si trova la massa e quanto è grande. Poi, in un secondo momento e spesso con un'altra sostanza iniettata, comincia il trattamento. Ogni passaggio significa un appuntamento in più, una sostanza in più, un'attesa in più per chi sta male.
Il progetto europeo UNAT parte proprio da qui: «Lo sviluppo di strumenti più sicuri in grado di combinare queste funzioni potrebbe contribuire a rendere più precisa la cura del cancro, riducendo al contempo l'onere per i pazienti.» L'idea è facile da enunciare e difficile da realizzare: una sola particella che vede e che cura.
Il punto che sorprende di più non è la medicina, ma la chimica dei materiali. Il cuore di queste nanoparticelle è carbonio, e quel carbonio non arriva da una sintesi costosa: «I nuclei di carbonio possono essere prodotti a partire da biomassa e rifiuti biologici, tra cui i residui di caffè e i gusci di arachidi, fornendo una fonte alternativa per la produzione di nanomateriali.»
Le fonti indicate dal progetto sono quindi:
Roba che finisce nel secchio dell'umido diventa il punto di partenza di un materiale pensato per entrare in un corpo umano.
I nanoibridi messi a punto dal gruppo misurano meno di 20 nanometri. Non è un dettaglio da scheda tecnica: sotto quella soglia una particella si muove nell'organismo in modo diverso, raggiunge tessuti che oggetti più grandi non raggiungono e, soprattutto, può essere eliminata invece di accumularsi.
Queste nanoparticelle sono bimodali. Da un lato emettono fluorescenza multispettrale, cioè si illuminano su più lunghezze d'onda e diventano distinguibili dal tessuto intorno. Dall'altro servono per la risonanza magnetica, con immagini ad alto contrasto tissutale. Lo stesso oggetto, due modi di guardarlo.
Il responsabile del progetto, Vladimir Lysenko, riassume così il risultato: «I nanoibridi a base di carbonio sviluppati nel progetto UNAT rappresentano uno strumento medico di nuova generazione molto promettente perché combinano perfettamente diagnostica avanzata e terapia mirata in un'unica piattaforma ultracompatta.»
Una domanda accompagna ogni nanomateriale destinato alla medicina, ed è banale quanto decisiva: dove finisce quando ha fatto il suo lavoro? Nel caso di UNAT la risposta passa per due vie di eliminazione, quella renale e quella epatobiliare. Le particelle vengono smaltite rapidamente, attraverso i reni e attraverso il fegato e la bile, invece di restare ferme nei tessuti.
Sui modelli animali le due formulazioni provate hanno dato risultati diversi. I nanoibridi ricchi di azoto hanno portato al 93% di inibizione della crescita tumorale. Quelli con gadolinio sono arrivati al 97%, con un effetto radiosensibilizzante, e nel modello murino è stata documentata una riduzione delle metastasi polmonari.
Il progetto, coordinato dall'Université Lyon 1 Claude Bernard e identificato dal numero di sovvenzione 101008159, è stato finanziato dalle azioni Marie Skłodowska-Curie con 832 600 EUR ed è durato dal 1º aprile 2021 al 31 marzo 2026. Le tappe successive sono la protezione della proprietà intellettuale, l'ottimizzazione della sintesi secondo le buone pratiche di fabbricazione, gli studi tossicologici e farmacocinetici e, in prospettiva, studi clinici di fase I.
UNAT mostra bene quanto siano porosi i confini fra i corsi di laurea. Per arrivare a quella particella servono la chimica dei materiali che costruisce il nucleo di carbonio, la biologia che verifica cosa succede nelle cellule e nei tessuti, la fisica e la medicina che leggono le immagini di risonanza. Nessuna di queste competenze da sola basta.
C'è poi la direzione verso cui il lavoro punta, e che Lysenko descrive così: «Anziché basarsi esclusivamente sulle risposte a livello di popolazione, un approccio di questo tipo potrebbe aiutare a identificare i pazienti che hanno maggiori probabilità di trarre beneficio da un determinato trattamento.» Una medicina tarata sulla singola persona, non sulla media della popolazione.
Un progetto europeo ha preso scarti come i fondi di caffè e i gusci di arachidi, ne ha ricavato nuclei di carbonio e ci ha costruito nanoparticelle sotto i 20 nanometri che mostrano un tumore e lo colpiscono nello stesso momento, con il 93% e il 97% di inibizione della crescita negli esperimenti sugli animali. La strada verso la clinica resta lunga e passa da tossicologia, farmacocinetica e studi di fase I. L'idea di fondo, però, è già chiara: a volte una tecnologia nuova comincia da qualcosa che stavamo buttando via.
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