I ricercatori dell’ETH di Zurigo hanno ora sviluppato un gel proteico che scompone l’alcol nel tratto gastrointestinale. In uno studio recentemente pubblicato sulla rivista Nature Nanotechnology, mostrano che nei topi, il gel converte l’alcol in modo rapido, efficiente e diretto in acido acetico innocuo prima che entri nel flusso sanguigno, dove normalmente svilupperebbe i suoi effetti inebrianti e dannosi.
La maggior parte dell’alcol entra nel flusso sanguigno attraverso la mucosa dello stomaco e dell’intestino. Al giorno d’oggi le conseguenze sono indiscusse: anche piccole quantità di alcol compromettono la capacità di concentrazione e di reazione, aumentando il rischio di incidenti. Bere regolarmente grandi quantità è dannoso per la salute: le conseguenze più comuni sono malattie del fegato, infiammazioni del tratto gastrointestinale e cancro. Secondo l’Organizzazione Mondiale della Sanità , ogni anno muoiono circa 3 milioni di persone a causa del consumo eccessivo di alcol.
“Il gel sposta la scomposizione dell’alcol dal fegato al tratto digestivo. A differenza della metabolizzazione dell’alcol nel fegato, come prodotto intermedio non viene prodotta acetaldeide dannosa», spiega il professor Raffaele Mezzenga del Laboratorio Alimenti e Materiali Morbidi dell’ETH di Zurigo. L’acetaldeide è tossica ed è responsabile di molti problemi di salute causati dal consumo eccessivo di alcol.
In futuro, il gel potrebbe essere assunto per via orale prima o durante il consumo di alcol per evitare che i livelli di alcol nel sangue aumentino e che l’acetaldeide danneggi l’organismo. A differenza di molti prodotti disponibili sul mercato, il gel combatte non solo i sintomi del consumo dannoso di alcol, ma anche le sue cause. Tuttavia, il gel è efficace solo finché è presente alcol nel tratto gastrointestinale. Ciò significa che può fare ben poco per aiutare in caso di avvelenamento da alcol, una volta che l’alcol è entrato nel flusso sanguigno. Né aiuta a ridurre il consumo di alcol in generale. “È più salutare non bere affatto alcolici. Il gel potrebbe però interessare soprattutto a coloro che non vogliono rinunciare del tutto all’alcol, ma non vogliono sovraccaricare il proprio corpo e non ricercano attivamente gli effetti dell’alcol”, spiega Mezzenga.
I ricercatori hanno utilizzato normali proteine ​​del siero di latte per produrre il gel. Li facevano bollire per diverse ore fino a formare fibrille lunghe e sottili. L’aggiunta di sale e acqua come solvente fa sì che le fibrille si reticolino e formino un gel. Il vantaggio di un gel rispetto ad altri sistemi di somministrazione è che viene digerito molto lentamente. Ma per scomporre l’alcol, il gel ha bisogno di diversi catalizzatori.
I ricercatori hanno utilizzato come catalizzatore principale singoli atomi di ferro, che hanno distribuito uniformemente sulla superficie delle lunghe fibrille proteiche. “Abbiamo immerso le fibrille, per così dire, in un bagno di ferro, in modo che possano reagire efficacemente con l’alcol e trasformarlo in acido acetico”, spiega Jiaqi Su, ricercatore dell’ETH e primo autore dello studio. Sono necessarie piccole quantità di perossido di idrogeno per innescare questa reazione nell’intestino. Questi sono generati da una reazione a monte tra glucosio e nanoparticelle d’oro. Come catalizzatore per l’acqua ossigenata è stato scelto l’oro perché il metallo prezioso non viene digerito e quindi rimane efficace più a lungo nel tratto digestivo. I ricercatori hanno racchiuso tutte queste sostanze – ferro, glucosio e oro – nel gel. Ciò ha provocato una cascata a più stadi di reazioni enzimatiche che alla fine converte l’alcol in acido acetico.
I ricercatori hanno testato l’efficacia del nuovo gel su topi a cui era stato somministrato alcol una sola volta e su topi a cui era stato somministrato alcol regolarmente per dieci giorni. Trenta minuti dopo la singola dose di alcol, l’applicazione profilattica del gel ha ridotto il livello di alcol nei topi del 40%. Cinque ore dopo l’assunzione di alcol, il loro livello di alcol nel sangue era sceso fino al 56% rispetto al gruppo di controllo. La dannosa acetaldeide si è accumulata meno in questi topi e hanno mostrato reazioni di stress notevolmente ridotte nei loro fegati, che si sono riflesse in valori ematici migliori.
Nei topi a cui è stato somministrato alcol per dieci giorni, i ricercatori hanno potuto dimostrare non solo un livello di alcol inferiore ma anche un effetto terapeutico duraturo del gel: i topi a cui è stato somministrato quotidianamente il gel oltre all’alcol hanno mostrato una perdita di peso significativamente inferiore , meno danni al fegato e quindi un migliore metabolismo dei grassi nel fegato e migliori valori nel sangue. Anche altri organi dei topi, come la milza o l’intestino, così come i loro tessuti, hanno mostrato danni molto minori causati dall’alcol.
In uno studio precedente sulla somministrazione di ferro attraverso fibrille di proteine ​​del siero di latte, i ricercatori avevano scoperto che il ferro reagisce con l’alcol per formare acido acetico. Poiché all’epoca questo processo era troppo lento e inefficace, cambiarono la forma in cui attaccavano il ferro alle fibrille proteiche. “Invece di utilizzare nanoparticelle più grandi, abbiamo optato per singoli atomi di ferro, che possono essere distribuiti in modo più uniforme sulla superficie delle fibrille e quindi reagire in modo più efficace e rapido con l’alcol”, spiega Mezzenga.
I ricercatori hanno già richiesto un brevetto per il gel. Sebbene siano ancora necessari diversi test clinici prima che possa essere autorizzato per l’uso umano, i ricercatori sono fiduciosi che anche questo passo avrà successo, poiché hanno già dimostrato che le fibrille di proteine ​​del siero di latte che compongono il gel sono commestibili.
Single-site iron-anchored amyloid hydrogels as catalytic platforms for alcohol detoxification
Su J, Wang P, Zhou W, Peydayesh M, Zhou J, Jin T, Donat F, Jin C, Xia L, Wang K, Ren F, Van der Meeren P, GarcÃa de Arquer P, and Mezzenga R. Single-​site iron-​anchored amyloid hydrogels as catalytic platforms 1 for alcohol detoxification. Nature Nanotechnology https://www.nature.com/articles/s41565-024-01657-7