Un team di scienziati presso il Politecnico Federale di Zurigo (ETH), un’importante università svizzera, ha messo a punto un microrobot che promette di rivoluzionare la somministrazione dei farmaci. Questa minuscola macchina è progettata per veicolare i medicinali con estrema precisione, raggiungendo il punto esatto dove sono necessari, grazie all’uso di magneti.
Sviluppato un microrobot magnetico per la somministrazione farmacologica di precisione
La nuova tecnologia offre ai medici la possibilità di affrontare patologie complesse con interventi mirati, riducendo drasticamente gli effetti collaterali sui tessuti sani. Le potenziali applicazioni sono vaste: il robot potrebbe essere utilizzato per sciogliere le ostruzioni che sono la causa degli ictus, permetterebbe di trattare infezioni con antibiotici concentrati localmente, e consentirebbe la somministrazione di farmaci antitumorali direttamente all’interno dei tumori.
Il robot è strutturato come una capsula sferica minuscola. La sua composizione include un gel solubile e nanoparticelle di ossido di ferro aggiunte per conferire la necessaria proprietà magnetica. Questo consente agli scienziati di guidarlo all’interno del corpo. Il tracciamento del microrobot può essere effettuato in tempo reale grazie alla tecnologia a raggi X.
L’autore principale dello studio, il dott. Fabian Landers, ricercatore post-dottorato, ha sottolineato una sfida cruciale del progetto: “Dato che i vasi sanguigni del cervello umano sono così piccoli, esiste un limite alle dimensioni della capsula.” La difficoltà tecnica principale è stata “garantire che una capsula così piccola abbia anche sufficienti proprietà magnetiche.”
Sfide e soluzioni di navigazione per il microrobot
La fase successiva nello sviluppo del microrobot ha riguardato la sua capacità di navigare con successo nel complesso ambiente corporeo. La sfida consisteva nel guidare il dispositivo attraverso il labirinto dei vasi sanguigni, che presentano curve strette, giunzioni e, soprattutto, un flusso di sangue rapido.
Come ha spiegato il dott. Landers, “È incredibile quanta quantità di sangue scorra nei nostri vasi e a una velocità così elevata. Il nostro sistema di navigazione deve essere in grado di resistere a tutto questo.” Per superare queste difficoltà, gli scienziati hanno sviluppato tre diversi metodi per azionare il microrobot utilizzando degli elettromagneti. A seconda del tipo di forza magnetica applicata, sono stati in grado di indurre il robot a rotolare contro la parete del vaso o a essere tirato in una direzione specifica.
Grazie a queste tecniche avanzate, il microrobot è in grado di viaggiare sia a favore sia controcorrente, raggiungendo una velocità massima di 4 mm al secondo (equivalente a circa un pollice ogni sei secondi). Il professor Bradley Nelson, ultimo autore e ricercatore di microrobot presso l’ETH di Zurigo, ha sottolineato i vantaggi di questo approccio: “I campi magnetici e i gradienti sono ideali per le procedure minimamente invasive perché penetrano in profondità nel corpo e, almeno alle intensità e alle frequenze che utilizziamo, non hanno effetti dannosi sul corpo.”
Una volta che il microrobot raggiunge il bersaglio desiderato, gli scienziati hanno trovato il modo di attivare il rilascio del medicinale. Utilizzando un campo magnetico ad alta frequenza, il dispositivo viene riscaldato, il che provoca lo scioglimento del suo involucro e la conseguente liberazione mirata del farmaco al suo interno.
Questa innovazione è stata sottoposta a rigorosi test preliminari. L’invenzione è stata provata con successo utilizzando modelli in silicone che replicavano fedelmente i vasi sanguigni umani e animali, e successivamente è stata verificata su diversi maiali e sul cervello di una pecora.
Il percorso verso l’applicazione clinica
Dopo il successo delle fasi di sviluppo in laboratorio e sui modelli pre-clinici, l’obiettivo più ambizioso e cruciale per gli scienziati dell’ETH di Zurigo è ora quello di portare il microrobot magnetico dalla fase di ricerca sperimentale a una reale applicazione clinica sull’uomo. Questo passaggio rappresenta la verifica definitiva della sicurezza, dell’efficacia e della manovrabilità del dispositivo in un organismo vivente complesso.
La prossima grande tappa è l’avvio delle sperimentazioni cliniche. Questo processo, altamente regolamentato, richiede l’approvazione degli enti sanitari competenti e sarà focalizzato sull’ottenere dati robusti sulla tollerabilità del microrobot da parte del corpo umano e sulla precisione della sua navigazione nei vasi sanguigni. Gli studi clinici, che saranno condotti in diverse fasi, serviranno a dimostrare in modo definitivo che la tecnologia è in grado di somministrare farmaci in modo mirato senza causare danni ai tessuti circostanti o complicazioni legate al suo percorso o al meccanismo di dissoluzione.
L’obiettivo finale è che questa tecnologia innovativa possa essere presto integrata nelle sale operatorie degli ospedali. La sua introduzione segnerebbe un cambiamento epocale nelle procedure mini-invasive. Invece di ricorrere a metodi di somministrazione sistemica o interventi chirurgici più invasivi, i medici potrebbero avvalersi di questa navigazione magnetica di precisione per trattare patologie precedentemente complesse o inaccessibili.
L’uso del microrobot permetterebbe di massimizzare la concentrazione del farmaco sul bersaglio (che sia un coagulo che causa un ictus o un tumore maligno) e, contemporaneamente, di ridurre al minimo l’esposizione del resto del corpo ai principi attivi, migliorando notevolmente il profilo di sicurezza e recupero dei pazienti.
Lo studio è stato pubblicato su Science.
