Close-up Engeneering

Pangolino: un robot per il futuro della micro-chirurgia

Un robot la cui struttura è ispirata al pangolino potrà dare una svolta alla chirurgia e al trattamento di tumori profondi.

Close-up Engineering

AUTORE: Mario Liuzzo

Close-up Engineering

PUBBLICATO IL: 20 Luglio 2023

Biomateriali / BiomedicalEn

I ricercatori del Max Planck Institute hanno sviluppato un piccolo robot la cui struttura trae ispirazione dal Pangolino. Quest’animale presenta un corpo ricco di squame composte da cheratina che sovrapponendosi formano una sorta di corazza. Grazie a questa caratteristica il pangolino riesce ad appallottolarsi in caso di pericolo. Queste caratteristiche sono state riprodotte per raggiungere le zone più remote del corpo umano.

Il pangolino

Il pangolino è un mammifero che fa parte della famiglia dei sdentati (Edentati) di cui fanno parte anche i formichieri, gli armadilli e i bradipi. Il loro corpo è ricoperto da questa corazza a piastre che lo protegge in caso di pericolo. Le squame sono affilate e possono essere utilizzate come armi, che diventano più dure man mano che l’animale raggiunge l’età adulta.

Il pangolino e il Covid-19

Immagine 3D del corona virus

Il pangolino è l’animale più venduto illegalmente al mondo, nonostante il commercio sia vietato ovunque per l’alto rischio di estinzione. Purtroppo, però, è considerato un’assoluta prelibatezza in molti Paesi orientali, a cominciare proprio dalla Cina, dove è molto utilizzato anche nella medicina tradizionale.

La stessa Cina, attraverso la sua agenzia di stampa ufficiale China News Service in un comunicato afferma che i ricercatori cinesi hanno verificato oltre mille specie, e trovato che il coronavirus presente nei pangolini è il più vicino (simile al 99%) a quello passato all’uomo. A oggi, lo scenario più plausibile è quello di un passaggio dai pipistrelli al pangolino e da questo all’uomo.

Il robot del Max Planck Institute

Credits: Pangolin-inspired untethered magnetic robot for on-demand biomedical heating applicationstps

I ricercatori guidati da Ren Hao Soon e Zhen Yin hanno messo a punto un microscopico robot soffice, magnetico e privo di cavi, che è in grado di riscaldarsi e modificare la propria forma su richiesta. Misura solo 1 cm di lunghezza, 2 cm di altezza e 0,2 millimetri di spessore il micro-chirurgo del futuro. È un robot soffice in grado di cambiare forma, arrotolarsi e anche riscaldarsi per arrivare in parti del corpo difficili da raggiungere, come lo stomaco e l’intestino. Il robot può raggiungere temperature di 70 gradi ed eseguire procedure mediche sui tessuti del corpo.

Sebbene il robot sia costituito da solidi componenti metallici, è ancora morbido e flessibile per essere usato agilmente dentro il corpo umano. Il robot, se esposto a un campo magnetico a bassa frequenza, può essere arrotolato e spostato avanti e indietro a seconda del sito che si vuole raggiungere. Gli elementi metallici sporgono come le squame dell’animale, senza ledere alcun tessuto circostante

Il materiale utilizzato

Il robot è costituito principalmente di alluminio in quanto ha un’elevata conducibilità elettrica. Questo, unito alla bassa densità e alla natura non ferromagnetica dell’alluminio, significa che è più facile azionare il robot e viene anche eliminata ogni possibilità che il materiale interferisca con l’attivazione magnetica.

Credits: Nature Pangolin-inspired untethered magnetic robot for on-demand biomedical heating applications

Con questo, i ricercatori hanno dimostrato come un robot senza fili comprendente scaglie di alluminio da 100 μm con sovrapposizione del 50% sia in grado di attuare e muoversi in un fantoccio dello stomaco con un campo magnetico rotante di 65 mT anche con una configurazione non ottimale per il riscaldamento e la locomozione.

Potenziali applicazioni

Una delle applicazioni è l’ipertermia oncologica ovvero una terapia basata sull’esposizione al calore dei tessuti tumorali i quali essendo sensibili alle alte temperature vengono danneggiati in modo permanente.

Cellula tumorale 3D
cancer cell made in 3d software

Il robot può essere poi utilizzato per il rilascio dei farmaci in quanto una volta arrotolato, il robot può trasportare particelle come medicinali.  I ricercatori hanno attaccato un frammento di materiale gommoso al robot per simulare la capsula di un ipotetico farmaco.  Il frammento utilizzato si è dissolto quando il robot si è riscaldato, riuscendo così a depositare il medicinale. L’idea dei ricercatori è che questa tecnologia possa un giorno permetterci di esplorare il nostro sistema digestivo.

Inoltre è stata dimostrata la capacità del robot di fermare un’emorragia. Il team ha simulato il riversamento emorragico pompando il sangue con una siringa attraverso un piccolo taglio e hanno osservato che il robot si è allungato, adagiandosi sulla ferita e riscaldandola per favorire la coagulazione del sangue.

AUTORE

Mario Liuzzo

Laureato in Fisica presso l'Università di Pisa, e studente magistrale in Fisica Medica presso lo stesso ateneo. Mi interesso di scienza e in particolare delle applicazioni della fisica in ambito medico e non solo.

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