ateriale nanostrutturato potrebbe sostituire il tessuto umano. Credit: Anna Lena Lundqvist/Chalmers
I ricercatori della Chalmers University of Technology hanno creato un nuovo materiale simile ad una gomma con proprietà tali che lo rendono un possibile sostituto del tessuto umano nelle procedure mediche. L’innovativo materiale permetterebbe, potenzialmente, un miglioramento nella vita di molte persone.
Nello sviluppo di prodotti per la tecnologia medica, c’è una grande richiesta di nuovi materiali adatti all’integrazione con il corpo. L’introduzione di materiali nel corpo comporta molti rischi, uno tra questi è lo sviluppo di infezioni gravi. Molte delle sostanze utilizzate oggi, come il Botox, sono tossiche. Nel nuovo studio, i ricercatori hanno sviluppato un materiale costituito esclusivamente da componenti che hanno già dimostrato un buon funzionamento nel corpo umano. La ricerca è stata recentemente pubblicata sulla rivista scientifica ACS Nano.
La base del materiale è la stessa del polimetilmetacrilato, noto anche con il nome di plexiglas, un prodotto comune nelle applicazioni della tecnologia medica. Riprogettando la sua composizione e attraverso un processo chiamato nanostrutturazione (nanostructuring in inglese), il team di ricerca ha dotato il materiale di una combinazione di proprietà unica. Inizialmente, l’intenzione dei ricercatori era quella di produrre un materiale duro simile all’osso, ma hanno ottenuto risultati inaspettati.
“Siamo rimasti davvero sorpresi dal fatto che il materiale sia diventato molto morbido, flessibile ed estremamente elastico. Abbiamo concluso che non avrebbe funzionato come materiale sostitutivo osseo. Ma le nuove e inaspettate proprietà hanno reso la nostra scoperta altrettanto entusiasmante”, afferma Anand Kumar Rajasekharan, PhD in Scienza dei materiali e uno dei ricercatori dietro lo studio.
I risultati hanno mostrato che il materiale può essere appropriato per molte applicazioni che richiedono una combinazione rara di proprietà come l’elevata elasticità, la facilità di lavorazione e l’idoneità per usi medici in termini di biocompatibilità.
“La prima applicazione che stiamo esaminando ora sono i cateteri urinari. Il materiale può essere costruito in modo tale da impedire la proliferazione dei batteri sulla superficie, il che significa che è molto adatto per usi medici”, afferma Martin Andersson, leader della ricerca per lo studio e professore di chimica presso Chalmers.
La sua struttura consente di trattare la sua superficie affinché diventi antibatterica, in modo naturale e non tossico. La strategia utilizzata è quella di attaccare peptidi antimicrobici (piccole proteine che fanno parte del nostro sistema immunitario innato) sulla superficie del materiale. Questo aiuta a ridurre la necessità di antibiotici, dando un importante contributo alla lotta contro l’antibiotico-resistenza.
Il materiale può essere iniettato e inserito tramite un intervento mininvasivo, riducendo la necessità di interventi chirurgici drastici e operazioni per ricostruire parti del corpo. Può essere iniettato come un fluido viscoso in modo da formare le proprie strutture elastiche direttamente all’interno del corpo. Oppure, le strutture specifiche possono essere stampate in 3D.
“Esistono molte malattie in cui la cartilagine si rompe e si verificano attriti tra le ossa, causando un grande dolore alla persona colpita. Questo materiale potrebbe potenzialmente fungere da sostituto in quei casi”, continua Martin Andersson.
Un ulteriore vantaggio di questo materiale è che contiene nanopori ordinati tridimensionalmente. Ciò significa che può essere riempito con farmaci per vari scopi terapeutici come migliorare la guarigione e ridurre l’infiammazione. Questo consente un trattamento localizzato, evitando, ad esempio, i problemi associati agli effetti collaterali dovuti ad una terapia farmacologica somministrata al paziente.
I ricercatori vedono anche come possibile applicazione la chirurgia estetica, poiché le proprietà di non tossicità del materiale gli permetterebbero di funzionare bene anche come riempitivo.
Affinché la scoperta di questo materiale fosse utile e commercializzata, i ricercatori hanno brevettato la loro innovazione prima della pubblicazione dello studio. Il brevetto è di proprietà della start-up Amferia, fondata da Martin Andersson e Anand Kumar Rajasekharan, due dei ricercatori dietro lo studio, e dalla ricercatrice Saba Atefyekta.
“Ora sto lavorando a tempo pieno con la nostra società appena fondata, Amferia, per portare la ricerca nell’industria. Sono stato contento di vedere molto interesse reale per il nostro materiale. È promettente in termini di raggiungimento del nostro obiettivo, che è quello di fornire un reale beneficio alla società “, conclude Anand Kumar Rajasekharan.