Micro robot simili a batteri saranno presto a servizio della microchirurgia

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Un team di ricercatori svizzeri ha realizzato dei prototipi di micro robot, simili per forma e dimensione ai batteri della “malattia del sonno”, che potranno essere usati per disostruire le arterie e distribuire farmaci in specifiche aree del corpo. 

Negli ultimi anni sono stati fatti passi da gigante nello sviluppo di micro-robot a scopo medico-chirurgico, si pensi ai robot sperimentali in grado di circolare senza problemi all’interno dei flussi sanguigni oppure a quelli talmente minuscoli da poter essere deglutiti come fossero medicine. Tuttavia ciò che ancora non era stato studiato è come questi robot possano muoversi in autonomia una volta all’interno del corpo umano.

È proprio a partire da questa “mancanza” che i ricercatori dell’Ecole Polytechnique Federale Lausanne (EPFL) e dell’Eidgenössiche Technische Hocschule Zürich (ETHZ) hanno dato il via al progetto di studio e realizzazione di micro-robot mobili, le cui sembianze riprendono quelle del batterio responsabile della Tripanosomiasi Africana, o malattia del sonno, in quanto ottimo esempio di come “sia il corpo che il flagello del batterio ricoprono un ruolo molto importante nel suo movimento” – Selman Sakar dell’EPFL.

Infatti, caratteristica principale del Tripanosoma brucei è la sua capacità, una volta all’interno del corpo ospite, di muoversi velocemente nel flusso sanguigno grazie ad un’appendice a forma di frusta chiamata flagello, che viene ritratta e nascosta quando il batterio giunge a destinazione “un vero e proprio meccanismo di sopravvivenza”. 

Non solo le diverse configurazioni di micro-robot sviluppate e testate da Selman Sakar dell’EPFL e Hen-Wei Huang e Bradley Nelson dell’ETHZ si comportano in modo molto simile al protozoo Tripanosoma brucei, ma sono state realizzate con tecniche e materiali facilmente riproducibili su vasta scala, che consentono un significativo abbattimento di tempo e costi. “Il nostro nuovo metodo di produzione – prosegue Sakar – ci consente di testare un’ampia gamma di forme e combinazioni per ottenere il miglior rapporto mobilità-funzione”.

Come sono composti questi micro-robot?

I micro-robot hanno una struttura molto leggera e flessibile realizzata con nanoparticelle magnetiche, che si comportano come rinforzi meccanici e determinano il movimento del robot, e idrogel biocompatibile, tradizionalmente utilizzato a supporto della crescita di nuove cellule in ingegneria tissutale. 

Nello specifico, degli strati di nanoparticelle magnetiche vengono inseriti all’interno dell’idrogel e orientati da un campo elettromagnetico a formare la struttura del corpo-robot. Una volta che questi strati sono nella corretta posizione, l’idrogel viene solidificato per mantenere tutto in ordine. La configurazione finale è ottenuta immergendo il micro-robot in acqua, in tal modo infatti le nanoparticelle magnetiche assumono il loro orientamento definitivo.

Come si muoveranno questi micro-robot all’interno del corpo umano?

Costituiti principalmente da nanoparticelle magnetiche, questi micro-robot verranno inseriti all’interno dell’organismo e pilotati a destinazione tramite l’uso di campi elettromagnetici. Una volta in posizione, un raggio laser riscalderà il robot e ne adatterà la forma al microambiente, consentendo al contempo l’apertura del flagello, responsabile del movimento del robot all’interno del corpo.   

Quali i loro utilizzi?

Questi micro-robot potranno essere usati non solo per interventi di micro chirurgia non invasiva (disostruire le arterie), ma anche per distribuire farmaci in specifiche aree del corpo in modo efficace, limitando al massimo i possibili effetti collaterali. 

Appurato il corretto funzionamento di questi robot-batteri, uno degli obiettivi futuri dei ricercatori è quello di garantirne la sicurezza affinché non vengano causati danni all’organismo.

Fonti:
Huang, H.-W. et al. Soft micromachines with programmable motility and morphology. Nat. Commun. 7:12263(2016)
http://www.nature.com/ncomms/2016/160721/ncomms12263/full/ncomms12263.html. Scarica QUI la ricerca

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