Ricerche

Tecnica di fotobiomodulazione del vicino infrarosso punta l'infiammazione cerebrale.

Schema della nuova tecnica di fotobiomodulazione (Fonte: Lei Chen / Heifei University of Technology)

Mentre il mondo è alle prese con una popolazione che invecchia, l'aumento delle malattie neurodegenerative come l'Alzheimer e il Parkinson sta diventando una sfida significativa. Queste condizioni costituiscono un onere pesante non solo sugli individui afflitti, ma anche sulle loro famiglie e sulla società in generale.

I trattamenti tradizionali, come la terapia farmacologica e la chirurgia, hanno spesso effetti collaterali e costi elevati e, ancora più importante, non riescono a fermare la progressione della degenerazione neuronale o prevenire la morte dei neuroni nei pazienti.

Tuttavia, un raggio di speranza arriva dalla fotobiomodulazione, che sta emergendo come un'alternativa promettente ai trattamenti convenzionali. Uno studio recente pubblicato su Advanced Photonics Nexus introduce un approccio fotonico non invasivo che potrebbe rivoluzionare il modo in cui combattiamo queste malattie debilitanti.

La ricerca, guidata dal Prof. Lei Chen dell'Università di Tecnologia di Hefei, dal Prof. Bo Wang dell'Università di Wuyi, e dai loro colleghi dell'Institute of Brain Diseases dei Shenzhen Institutes of Advanced Technology, si è concentrata sull'uso di un fosforo speciale del vicino-infrarosso (NIR, near-infrared) a banda larga, SrGa₁₂O₁₉:Cr³⁺. Questo fosforo emette luce NIR che può persistere per oltre due ore dopo che l'irradiazione ultravioletta è cessata, offrendo benefici terapeutici sostenuti.

Il team ha meticolosamente ottimizzato la sintesi e la composizione del fosforo, ottenendo un composto ottimale, (Sr, Ba)Ga₁₂O₁₉:Cr³⁺, che è stato quindi usato per impacchettare dispositivi LED NIR. Questi dispositivi hanno dimostrato notevole assorbanza ed efficienza quantistica, con il fosforo ottimale Sr(Ga0.99Cr0.01)₁₂O₁₉ che raggiunge rispettivamente il 53,9%, il 99,2% e il 53,5%.

Le prestazioni di luminescenza del fosforo sono rimaste elevate al 97,34% anche a una temperatura operativa di 150°C. I dispositivi LED incapsulati in questo fosforo hanno battuto i record, raggiungendo una potenza di produzione di 19,69mW e un'efficienza di conversione energetica del 37,58% a 20mA, nonché 63,75mW e 27,89% a 100mA.

La scoperta più significativa dello studio è il potenziale della luce NIR di sopprimere la neuroinfiammazione. Coltivando microglia BV-2 e sottoponendole a vari trattamenti con la luce, i ricercatori hanno dimostrato che i LED NIR incapsulati con il fosforo SrGa₁₂O₁₉:Cr³⁺ hanno regolato efficacemente le microglia dal fenotipo sovra-eccitato M1/M2 al fenotipo riposante M0.

Questa transizione è cruciale in quanto allevia, inibisce o persino inverte l'infiammazione delle microglia. Inoltre, la luce NIR ha dimostrato di promuovere la proliferazione delle microglia, di migliorare la produzione di adenosina trifosfato (ATP), di invertire la sovra-eccitazione, di ridurre l'infiammazione e di migliorare i tassi di sopravvivenza e l'attività delle cellule.

Le implicazioni di questo studio sono profonde, suggeriscono che i LED, con l'emissione NIR a banda larga e le lunghezze d'onda sintonizzabili, potrebbero eguagliare l'ampia banda di assorbimento dei tessuti biologici in modo più efficace delle fonti di luce laser, portando a migliori risultati terapeutici.

Questo approccio fotonico innovativo è molto promettente per il futuro della fotomedicina, offrendo potenzialmente un'opzione di trattamento non invasiva, economica e senza effetti collaterali a milioni di persone che soffrono di malattie neurodegenerative come Parkinson, Alzheimer e SLA.