Ricercatori della National University of Ireland Galway (NUI Galway), Massachusetts Institute of Technology e AMBER, il Centro di ricerca SFI per i materiali avanzati e la ricerca in bioingegneria hanno oggi (giovedì, 29 agosto) ha annunciato una svolta significativa nella robotica morbida che potrebbe aiutare i pazienti che necessitano di dispositivi medici in situ (impiantati) come protesi mammarie, pacemaker, sonde neurali, biosensori del glucosio e dispositivi per la somministrazione di farmaci e cellule.

Il mercato dei dispositivi medici impiantabili è attualmente stimato a circa 100 miliardi di dollari (2019) con un significativo potenziale di crescita nel futuro man mano che vengono sviluppate nuove tecnologie per la somministrazione di farmaci e il monitoraggio della salute. Questi dispositivi non sono privi di problemi, causato in parte dalle risposte di protezione del corpo. Queste risposte complesse e imprevedibili da corpo estraneo compromettono la funzione del dispositivo e limitano drasticamente le prestazioni a lungo termine e l'efficacia terapeutica di questi dispositivi.

Una di queste risposte da corpo estraneo è la fibrosi, un processo per cui una densa capsula fibrosa circonda il dispositivo impiantato che può causare il guasto del dispositivo o impedirne la funzione. I dispositivi medici impiantabili hanno vari tassi di fallimento che possono essere attribuiti alla fibrosi che vanno dal 30% al 50% per i pacemaker impiantabili o al 30% per le protesi mammoplastiche. Nel caso di biosensori o dispositivi per il rilascio di farmaci/cellule, la densa capsula fibrosa che può accumularsi attorno al dispositivo impiantato può ostacolarne gravemente la funzione, con conseguenze per il paziente e costi per il sistema sanitario.

Una visione radicalmente nuova per i dispositivi medici per affrontare questo problema è stata pubblicata oggi sulla rivista di fama internazionale, Robotica scientifica . Lo studio è stato condotto da ricercatori della NUI Galway, MIT e il centro di ricerca SFI AMBER, tra gli altri. La ricerca descrive l'uso della robotica morbida per modificare la risposta del corpo ai dispositivi impiantati. I robot morbidi sono dispositivi flessibili che possono essere impiantati nel corpo.

La partnership transatlantica di scienziati ha creato un minuscolo dispositivo robotico morbido azionato meccanicamente noto come serbatoio morbido dinamico (DSR) che ha dimostrato di ridurre significativamente l'accumulo della capsula fibrosa manipolando l'ambiente all'interfaccia tra il dispositivo e il corpo. Il dispositivo utilizza l'oscillazione meccanica per modulare la risposta delle cellule attorno all'impianto. In un design di ispirazione bio, il DSR può cambiare la sua forma su scala microscopica attraverso una membrana di attivazione.

Professoressa Ellen Roche, co-autore senior dello studio e Assistant Professor al MIT, e un ex ricercatore presso NUI Galway che ha vinto il plauso internazionale nel 2017 per il suo lavoro nella creazione di un morbido manicotto robotico per aiutare i pazienti con insufficienza cardiaca, ha dichiarato:"Questo studio dimostra come le perturbazioni meccaniche di un impianto possono modulare la risposta del corpo estraneo dell'ospite. Questo ha un vasto potenziale per una vasta gamma di applicazioni cliniche e, si spera, porterà a molti futuri studi di collaborazione tra i nostri team".

Professor Garry Duffy, Professore di Anatomia presso NUI Galway e Principal Investigator di AMBER, e un co-autore senior dello studio, ha aggiunto:"Riteniamo che le idee descritte in questo documento potrebbero trasformare i futuri dispositivi medici e il modo in cui interagiscono con il corpo. Siamo molto entusiasti di sviluppare ulteriormente questa tecnologia e di collaborare con persone interessate al potenziale della robotica morbida per integrare meglio i dispositivi per utilizzo più lungo e risultati migliori per i pazienti. È fantastico costruire e continuare la collaborazione con i laboratori Dolan e Roche, e per sviluppare una rete transatlantica di soft roboticisti."

Il primo autore dello studio Dr. Eimear Dolan, Docente di Ingegneria Biomedica presso NUI Galway ed ex ricercatore nei laboratori Roche e Duffy presso MIT e NUI Galway, ha dichiarato:"Siamo molto entusiasti di pubblicare questo studio in quanto descrive un approccio innovativo per modulare la risposta del corpo estraneo utilizzando la robotica morbida. Di recente ho ricevuto una borsa di studio per la ricerca della Science Foundation Ireland Royal Society University per portare avanti questa tecnologia con un focus sul tipo 1 diabete. È un privilegio lavorare con un team multidisciplinare così talentuoso e non vedo l'ora di continuare a lavorare insieme".