Il percorso dal laboratorio universitario alla commercializzazione è particolarmente complesso nel settore delle biotecnologie. Le sfide vanno da lunghi tempi di consegna, a volte misurato in decenni, ai costi di trasformazione delle idee in innovazioni, nonché questioni di proprietà intellettuale, brevetti e licenze.

Eppure Nabil Simaan, un professore di ingegneria meccanica specializzato nella progettazione di robot per aiutare i chirurghi a eseguire operazioni in aree del corpo difficili da raggiungere, non si scoraggia facilmente. Ha anni di esperienza lavorando in collaborazione con entità commerciali raccogliendo numerosi brevetti, tre nel solo 2017.

L'Advanced Robotics and Mechanism Applications Laboratory di Simaan a Vanderbilt è all'avanguardia nel progresso di diverse tecnologie di robotica per uso medico, compresi robot in miniatura per singole piccole incisioni, impianto cocleare e chirurgia della gola mininvasiva.

"Un obiettivo chiave della ricerca è la progettazione di dispositivi robotici intelligenti in grado di rilevare e regolare la loro interazione con l'anatomia, " Ha detto Simaan. "Questi robot possono essere utilizzati in collaborazione con un chirurgo per asportare o ablare in sicurezza i tessuti".

Simaan è co-inventore della piattaforma di effetti robotici inseribili. Si ritiene che IREP, un portafoglio di più brevetti, sia il sistema robotico più piccolo al mondo ed è stato salutato come una svolta della scienza medica nel 2013. È concesso in licenza a Titan Medical e ha portato allo sviluppo del sistema Titan SPORT per la chirurgia di accesso a porta singola .

Il minuscolo strumento chirurgico robotico entra nel corpo attraverso un'incisione notevolmente piccola, sei decimi di pollice, o 15 millimetri. Una volta dentro il corpo, si apre per rivelare un sistema di telecamere per la visualizzazione 3D e il feedback sulle immagini, e due braccia simili a serpenti che eseguono l'intervento.

IREP ha attraversato diverse fasi di sviluppo. Primo, L'informatico della Columbia University Peter Allen ha ideato una fotocamera inseribile che si inclinava, scrutava e seguiva i movimenti degli strumenti chirurgici dall'interno dell'addome, e proiettava la sua visione sullo schermo di un computer. Il chirurgo Dennis Fowler alla Columbia ha eseguito una serie di appendicectomie, nefroscopie e altre operazioni su modelli suini che utilizzano la tecnologia.

A Vanderbilt, Simaan ha dotato IREP di due bracci a forma di serpente costituiti da una serie di travi flessibili push-pull che possono piegare e torcere i bracci nelle direzioni richieste. Simaan ha anche fornito all'IREP polsi e pinze per manipolare gli oggetti.

"Tipicamente, come laboratorio di ricerca, cerchiamo di essere almeno 10 anni avanti rispetto all'industria per aiutare a inaugurare nuovi approcci alla chirurgia tramite nuove tecnologie, " ha detto. "Ma i ricercatori universitari e l'industria stanno recuperando terreno." Simaan ha trasferito il laboratorio ARMA a Vanderbilt quando è entrato a far parte della facoltà di ingegneria nel 2012.

L'ultima tecnologia ARMA, un prototipo di sistema robotico per rimuovere i tumori alla vescica, mostra grandi promesse, avendo dimostrato di avere successo negli studi sugli animali. La ricerca, recentemente pubblicato dal Journal of Endourology, ha ottenuto un premio come miglior articolo alla conferenza 2018 della Società di ingegneria e urologia.

Tra tutte le diagnosi di cancro, l'incidenza del cancro alla vescica è al quarto posto negli Stati Uniti e al settimo a livello mondiale nei maschi. "Anche il cancro alla vescica è molto costoso da trattare. Richiede resezioni ripetute perché i chirurghi rimuovono un tumore alla vescica "a tratti" e questo spesso si traduce in recidive e più interventi chirurgici, " ha detto Siman.

Simaan e il suo team hanno sviluppato una piattaforma robotica transuretrale chiamata TURBot. È il primo sistema robotico endoscopico a fornire una copertura chirurgica completa con visibilità della vescica, compreso il collo e la cupola, e il primo ad essere stato valutato durante esperimenti su animali in vivo.

Tre canali di lavoro da 1,8 mm del robot continuo multibackbone in miniatura di TURBot utilizzano pinze, fotocamere flessibili personalizzate, e altre sonde di imaging per raggiungere tutte le regioni della vescica. Le lesioni simulate della vescica sono state ablate con successo dal laser.

Simaan e due ex studenti hanno co-fondato una startup per sviluppare tali tecnologie per la resezione transuretrale robotizzata dei tumori della vescica.