I micro robot hanno un enorme potenziale ma, il loro utilizzo in campo biomedicale è notevolmente limitato a causa di problematiche quali la biocompatibilità dei materiali che rivestono questi dispositivi che entrano in contatto con l’organismo e il loro monitoraggio, che risulta difficile a causa dei tessuti circostanti.

Stiamo parlando di dispositivi piccolissimi, dimensioni per lato variabili dai 0.5 mm ai 3 mm, che potrebbero essere utilizzati per interventi di microchirurgia e/o per terapie localizzate favorendo il rilascio mirato dei farmaci così da ridurne la dispersione nell’organismo.

micro robot visti al microscopio
Ingrandimento al microscopio dei micro robot
credits: santannapisa.it

Lo studio, nato dalla collaborazione dell’Istituto Superiore Sant’Anna di Pisa con l’ETH di Zurigo e il Paul Scherrer Institute, si è posto l’obiettivo di risolvere i problemi precedentemente descritti, così da creare il primo micro robot wireless morbido a guida magnetica costituto da un doppio strato di idrogel termicamente sensibile.

Il componente chiave: l’idrogel

Fabbricazione micro-robot
Fasi fabbricazione micro robot con aggiunta di idrogel e tracciante radioattivo

I ricercatori hanno deciso di utilizzare come materiale strutturale dei microrobot, un idrogel che favorisce una più sicura interazione con i sistemi biologici, una capacità di locomozione più articolata e, in generale, una maggiore biodegradabilità.

Inoltre, grazie alla struttura chimico-fisico degli idrogel, è possibile inserire al loro interno sostanze quali farmaci, nanoparticelle magnetiche, traccianti fluorescenti, agenti di contrasto e traccianti radioattivi.

In particolare, la famiglia di idrogel preferita in questo studio è quella dei nanocompositi magnetici termicamente sensibili.

Durante l’analisi sperimentale, i ricercatori si sono focalizzati sulla capacità dell’idrogel di trattenere l’agente di imaging nella sua matrice e la possibilità di rilasciare il farmaco nella posizione desiderata.

Grazie ad una stimolazione con luce infrarossa, il micro robot è stato in grado di mutare forma ed è proprio questo cambiamento a consentire il rilascio controllato di farmaco.

La localizzazione dei micro robot

Imaging sperimentale tramite SPECT dei microrobot con diversi traccianti radioattivi nella matrice idrogel credits: onlinelibrary-wiley-com
Figura 2. Imaging sperimentale tramite SPECT dei micro robot con diversi traccianti radioattivi nella matrice idrogel
credits: onlinelibrary-wiley-com

Successivamente tramite SPECT (Single Photon Emission Computed Tomography), sono state acquisite le varie immagini dei micro robot di dimensioni differenti per valutare la capacità di imaging.

Va sottolineato che la SPECT ha un funzionamento simile alla PET, ovvero alla base c’è l’impiego di un tracciante radioattivo che, in fase di decadimento, emette radiazioni che vengono acquisite dagli appositi strumenti.

Si è ottenuto che i micro robot che presentavano matrice drogata con nanocolloide erano quasi completamente visibili tramite SPECT, indipendentemente dalla dimensione. Al contrario di quelli drogati con un nuclide che, erano visibili sono per dimensioni pari a 3 mm (come osservato nella figura 2).

Dunque, il micro robot wireless sfrutta la combinazione di campi magnetici per la navigazione, luce nella banda infrarossa per attivare il rilascio di farmaco e imaging tramite SPECT per consentire di “vedere” all’interno del corpo umano, localizzare il micro-robot e controllarne la navigazione.

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

afferma Veronica Iacovacci.

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