Pillola o dispositivo? Tra pharma e medtech il confine è sottile

Per anni l’innovazione nella terapia orale si è giocata sul terreno delle molecole attive, delle formulazioni e dei sistemi di rilascio. Oggi, però, si sta delineando una traiettoria diversa: capsule pensate non più solo come vettori di farmaci, ma anche per monitorare parametri fisiologici e modulare attivamente il tratto gastrointestinale attraverso stimoli elettrici, meccanici o chimici.

È il campo emergente degli electroceuticals ingeribili, al confine tra farma­ceutica, tecnologie mediche e materiali avanzati. In parallelo, si sta sviluppando una seconda linea di ricerca: quella delle edible electronics, dispositivi realizzati con materiali biocompatibili e potenzial­mente degradabili che potrebbero superare alcuni limiti dell’attuale elettronica ingeribile.

“Non più soltanto una molecola attiva che fa il suo mestiere, ma anche altri tipi di stimoli e linguaggi per ampliare le possibilità di terapia”, spiega ad AboutPharma Mario Caironi, professore presso il Center for Nano Science and Technology dell’Istituto Italiano di Tecnologia e coautore, insieme a Khalil B. Ramadi (New York University e New York University Abu Dhabi), di una recente prospettiva pubblicata sulla rivista Device.

Oltre il drug delivery

Alla base di questa nuova generazione di device c’è l’integrazione, all’interno di oggetti ingeribili, di componenti elettronici miniaturizzati (sensori, sistemi per la trasmissione dati, attuatori), che con­feriscano funzioni di monitoraggio e intervento. Ma non è tutto qui. “Bisogna distinguere tra dispositivi che registrano e dispositivi che intervengono”, sot­tolinea Caironi.

Una parte di queste tecnologie è già entrata nella pratica clinica: è il caso delle capsule endoscopiche utilizzate per acquisire immagini del tratto gastrointestinale senza procedure invasive. “La capsula endoscopica è già sul mercato: la novità è estendere quella tecnologia alla terapia”.

Lo step da fare è aggiungere l’azione: poter osservare ciò che accade nel corpo, ma anche rispondere attra­verso correnti o altri stimoli. Non è più soltanto un’evoluzione del drug delivery: la terapia non si limita a trasportare una molecola, ma inizia a misurare e interagire con il contesto biologico.

E il “salto” non è solo tecnologico: la capsula smette di essere un semplice sistema di rilascio e diventa una piattaforma terapeutica multifunzionale, un oggetto ibrido al confine tra farmaco e dispositivo.

Perché proprio l’intestino

Il tratto gastrointestinale viene sempre più spesso indicato come uno dei candidati più promettenti tra i bersagli biologici.

Questo perché è accessibile attraverso capsule e sistemi ingeribili, ma anche perché si sta rivelando molto più di un organo deputato alla digestione. Nel paper viene definito una “interfaccia unica per il monitoraggio e la mo­dulazione terapeutica” e descritto come un crocevia di funzioni digestive, immunitarie, metaboliche e nervose. “Nonostante sia un organo che utilizzia­mo costantemente per nutrirci e sopravvivere, c’è ancora moltissimo da studiare”, osserva Caironi.

Un dato spesso citato è che la maggior parte della serotonina dell’organismo viene prodotta proprio a livello intestinale. Il tratto gastrointestinale è infatti attraversato da reti di segnali nervosi, endocrini e metabolici e comunica continuamente con altri sistemi dell’organismo.

Da qui nasce anche il crescente interesse per il cosiddetto asse intestino-cervello e per l’idea di usare l’intestino non solo come punto di osservazione, ma anche – in prospettiva – come punto di accesso terapeutico verso funzioni biologiche più ampie. “Mancano però ancora strumenti adeguati per osservare il tratto gastrointestinale in modo continuo e dinamico”, dice Caironi.

È in questo spazio che si inserisce la gastro-bioelettronica: un insieme di tecnologie pensate per leggere – e in futuro modulare – un organo che resta ancora in larga parte da esplorare.

Elettronica: da ingeribile a commestibile

Per molti dispositivi ingeribili oggi in sviluppo il modello resta quello dell’elettronica convenzionale miniaturizzata: sensori, chip, sistemi di invio dati e batterie integrati all’interno di capsule progettate per attraversare il tratto gastrointestinale.

Questa architettura, però, sottende alcuni interrogativi: che cosa succede al dispositivo dopo l’utilizzo? Quanto è realistico immaginare un uso frequente o ripetuto di questi oggetti? E come ridurre il rischio di ritenzione o l’impatto dei materiali? Da qui nasce il filone di ricerca, ancora sperimentale, delle edible electronics, un approccio che prova a intervenire a monte, ripensando le materie prime del dispositivo.

L’obiettivo non è solo miniaturizzare ulteriormente i sistemi e aumentarne le prestazioni, ma intervenire sui materiali stessi del dispositivo per ridurre alcuni limiti dell’elettronica ingeribile convenzionale: dal rischio di ritenzione alla gestione del dispositivo dopo l’utilizzo, attraverso componenti approvati per l’ingestione e potenzialmente biodegradabili.

“Puntiamo a costruire componenti elettronici che possano essere ingeriti con un profilo di sicurezza molto più alto”, spiega Caironi. È su questo terreno che si muove anche il gruppo dell’Istituto italiano di tecnologia: “Stiamo lavorando al primo prototipo di pillola commestibile per misurare il tempo di svuotamento dello stomaco”, una funzione scelta perché richiede una sensoristica relativamente semplice ma che ha già una rilevanza clinica.

Lo scenario di applicazione

La prima generazione di questi dispositivi può essere paragonata, più che a un minuscolo laboratorio ingeribile, a uno “smartwatch interno”, “capace di monitorare parametri in modo continuo e segnalare quando approfondire con strumenti diagnostici tradizionali”, spiega il professore.

Guardando più lontano nel tempo, però, la direzione è quella di sistemi sempre più vicini a una logica closed-loop, capaci di misurare, interpretare e, infine, intervenire. “Qui sensing e attuazione sono integrati”, chiarisce Caironi, e il principio è quello di una terapia che reagisce al contesto biologico: “Il dispositivo rileva una condizione, per esempio la presenza di un biomarcatore o di un’alterazione locale, e attiva una risposta mirata, nel tempo e nella dose”.

L’intelligenza artificiale, in questo contesto, potrebbe aiutare a interpretare una casistica biologica troppo ampia per essere trattata con regole semplici. L’orizzonte, perlomeno per le applicazioni più avanzate, è di medio periodo: nei prossimi cinque anni si potrebbero vedere piattaforme sperimentali e validazioni precliniche, mentre per un impiego clinico diffuso bisognerà probabilmente guardare a 10-15 anni.

Gli attori dell’innovazione

Chi guiderà il cambiamento? Per Caironi, almeno nel breve periodo, è probabile che il baricentro resti nel mondo pharma: “Non perché la tecnologia perda centralità, ma perché l’elettronica ingeribile e quella commestibile nascono come strumenti terapeutici e non come prodotti autonomi. La tecnologia resterà uno strumento a disposizione delle aziende farmaceutiche per sviluppare nuove soluzioni”.

Anche il paper sottolinea che questa convergenza richiederà pipeline più ibride, dall’ingegneria alla scienza dei materiali, fino all’elettrochimica e alla pratica clinica. Sul versante dello sviluppo, non si tratta di immaginare una pillola più sofisticata; si tratta piuttosto di ripensare il processo: non solo progettare il prodotto, ma costruire la capacità di interpretare una nuova classe di dati clinici raccolti direttamente nell’organismo e rendere prototipi complessi sistemi realmente producibili su scala.

Se questa traiettoria si consoliderà, come scrivono gli autori, la bioelettronica ingeribile potrebbe arrivare a ridefinire il paradigma terapeutico. Non perché la pillola smetterà di essere una pillola, ma perché cambierà il modo in cui comunica con il corpo. “Pills will be pills”, scrivono: ma il loro contenuto potrebbe essere progettato per parlare con il corpo in più di un linguaggio.