I pazienti portatori di protesi ortopediche sperimentano comunemente un periodo di intenso dolore dopo l'intervento chirurgico. Nel tentativo di controllare il dolore, i chirurghi iniettano antidolorifici nel tessuto durante l'operazione. Quando svanirà un giorno o due dopo, ai pazienti viene somministrata la morfina attraverso un catetere posto vicino alla colonna vertebrale. Eppure i cateteri non sono particolarmente comodi, e le droghe si diffondono in tutto il corpo, interessando tutti gli organi.

I ricercatori del Microsystems Laboratory dell'EPFL stanno ora lavorando su un impianto biodegradabile che rilascerebbe un anestetico locale su richiesta per diversi giorni. Questo impianto non solo ridurrebbe il disagio post-operatorio dei pazienti, ma non sarebbe necessario un ulteriore intervento chirurgico per rimuoverlo. Hanno sviluppato un minuscolo circuito elettronico biodegradabile, a base di magnesio, che potrebbe essere riscaldato in modalità wireless dall'esterno del corpo.

Una volta integrato nel dispositivo finale, il circuito consentirà il rilascio di quantità controllate di anestetico in un luogo specifico per diversi giorni. Dopo di che, l'impianto si degraderà in modo sicuro all'interno del corpo. Questa ricerca è stata pubblicata in Materiali funzionali avanzati .

Una capsula con diversi serbatoi

Il circuito elettronico, un circuito risonante a forma di piccola spirale, ha uno spessore di pochi micron. Quando esposto a un campo elettromagnetico alternato, il risonatore a spirale produce una corrente elettrica che crea calore.

L'obiettivo finale dei ricercatori è accoppiare i risonatori con capsule piene di antidolorifici e quindi inserirli nel tessuto durante l'intervento chirurgico. Il contenuto delle capsule potrebbe essere rilasciato quando un campo elettromagnetico inviato dall'esterno del corpo scioglie la membrana della capsula.

"Siamo in una fase chiave del nostro progetto, perché ora possiamo fabbricare risonatori che funzionano a diverse lunghezze d'onda, "dice Matthieu Rüegg, un dottorato di ricerca studente e autore principale dello studio. "Ciò significa che possiamo rilasciare il contenuto delle capsule individualmente selezionando frequenze diverse". Il processo di riscaldamento e rilascio dovrebbe richiedere meno di un secondo.

Una nuova tecnica di produzione

I ricercatori hanno dovuto essere creativi quando è arrivato il momento di produrre i loro risonatori biodegradabili. "Abbiamo immediatamente escluso qualsiasi processo di fabbricazione che prevedesse il contatto con l'acqua, poiché il magnesio si dissolve in pochi secondi, " dice Rüegg. Hanno finito per modellare il magnesio depositandolo su un substrato e poi inondandolo di ioni. "Questo ci ha dato una maggiore flessibilità nella fase di progettazione, " aggiunge. Alla fine sono stati in grado di creare alcuni dei più piccoli risonatori al magnesio al mondo:due micron di spessore, con un diametro di tre millimetri.

L'invenzione della squadra non è ancora pronta per la sala operatoria. "Dobbiamo ancora lavorare sull'integrazione dei risonatori nel dispositivo finale e dimostrare che è possibile rilasciare farmaci sia in vitro e in vivo , " conclude Ruegg.