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Io Uomo tu Robot
Microrobot soft che navigano nel corpo umano per rilasciare farmaci
Nanomedicina

In collaborazione con il Politecnico federale di Zurigo (ETH, Eidgenössische Technische Hochschule, Zürich) e il Paul Scherrer Institute, l’Istituto di BioRobotica della Scuola Superiore Sant'Anna di Pisa, che ha coordinato lo studio, è stato sviluppato un microrobot magnetico e soft capace di muoversi nel corpo per raggiungere zone difficilmente accessibili con metodiche tradizionali e in grado di controllare in sicurezza le azioni di rilascio controllato di farmaci.

I risultati della ricerca sono stati pubblicati sulla rivista internazionale Small e “High-resolution SPECT imaging of stimuli-responsive soft microrobots” è il titolo dello studio che ha come prima autrice Veronica Iacovacci, post-doc dell’Istituto di BioRobotica.

Micro-BioRobotica

La Micro-BioRobotica è un’area di ricerca innovativa e in costante evoluzione che attraverso un approccio multidisciplinare si colloca in un ambito di confluenza tra lo sviluppo delle conoscenze in ambito biologico e il perfezionamento di nuove tecnologie robotiche e di innovativi materiali per sistemi robotici ispirati alla ‘natura’.

Ricerche che fanno emergere nuovi scenari di relazioni tra robotica e sistemi biologici con l’obiettivo di poter realizzare robot miniaturizzati, dal design bioispirato, che troveranno utilizzo anche nell’ambito della diagnostica robotizzata. Innovative soluzioni ingegneristiche e tecnologiche in grado di costruire micro-macchine per navigare all’interno del corpo umano in modo minimamente invasivo con finalità biomediche.

 Microrobot magnetici soft

La robotica medica negli ultimi anni ha fatto notevoli progressi e per la prima volta è stato sviluppato un microrobot magnetico soft capace di cambiare forma, navigare nel corpo umano, catturare e restituire immagini di qualità elevata e controllare in sicurezza le azioni di rilascio localizzato dei farmaci con elevata precisione.

Questo studio apre nuove prospettive nell’ambito delle terapie non invasive e fornisce nuovi strumenti per avvicinare tali strategie terapeutiche alla pratica clinica”, spiega Iacovacci.

Un efficace controllo dei microrobot, al fine di gestirne sia i suoi movimenti che le azioni, consente di migliorare i tradizionali trattamenti di terapia localizzata grazie a tecniche di imaging clinico ad alta risoluzione. Aspetti questi che finora di fatto hanno limitato l’utilizzo in applicazioni medicali di micro e nanorobot.

Come funziona

Il microrobot per raggiungere i suoi obiettivi si avvale della combinazione di campi magnetici per la navigazione, luce nella banda infrarossa al fine di attivare il rilascio di farmaco e imaging tramite SPECT (Single Photon Emission Computed Tomography) per consentire di “vedere” all’interno del corpo umano, localizzare il microrobot e controllarne la navigazione.

È stato realizzato con materiali biocompatibile chiamato idrogel che è sensibile alla temperatura e ai campi magnetici e ciò gli consente di incorporare nel materiale sia farmaci sia mezzi di contrasto per poter ottenere immagini ad alta risoluzione. È infatti necessario avere un controllo preciso del robot per gestire i suoi movimenti e le sue azioni ed è questa la reale sfida nell’utilizzo di microrobot.

Il microrobot – spiega Veronica Iacovacci - è composto da idrogel biocompatibili e sensibili alla temperatura e ai campi magnetici. La matrice idrogelica consente l’inclusione di farmaci e di mezzi di contrasto che ne consentono l’imaging ad elevata risoluzione. Il microrobot è in grado di cambiare forma in seguito a stimolazione con luce infrarossa ed è questo cambiamento a consentire il rilascio controllato di farmaco”.

Nuove prospettive

Il microrobot è già stato testato sugli animali e l’obiettivo è quello di poterlo utilizzare presto anche sull’uomo. I test sono stati fatti e la loro fattibilità comprovata. Una sfida straordinaria per le potenziali applicazioni innovative che potrà avere per l’uomo sia a livello diagnostico che terapeutico

Questo studio apre nuove prospettive nell’ambito delle terapie non invasive e fornisce nuovi strumenti per avvicinare tali strategie terapeutiche alla pratica clinica. Lo studio ha avviato una collaborazione con l’ETH di Zurigo e con il Paul Scherrer Institute: l’interesse collettivo verso questa nuova frontiera di ricerca potrebbe aprire la strada per nuovi finanziamenti e per nuove scoperte scientifiche che porterebbero a una profonda innovazione nel campo della robotica medica e della terapia localizzata”.

E sono proprio questi gli ambiti scientifici ed applicativi in cui si muovono i docenti e i ricercatori coinvolti nel lavoro: al Sant’Anna, Arianna Menciassi, pro-rettrice della Scuola Sant’Anna e responsabile dell’area di Surgical Robotics and Allied Technologies, e Leonardo Ricotti, responsabile scientifico del Micro-Nano-Bio Systems and Targeted Therapies Lab; a Zurigo, Brad Nelson e Salvador Panè, Institute of Robotics and Intelligent Systems (IRIS).

Credit: Istituto di BioRobotica della Scuola Superiore Sant'Anna di Pisa 

 

 

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    robotica applicata alla medicinananotecnologie
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