I microrobot stanno arrivando. Presto terapie mini-invasive potranno essere somministrate ai pazienti

Alessia Tomaselli : 2 Luglio 2023 10:03

Una delle scommesse più recenti della medicina robotizzata è che un giorno legioni di microrobot possano eseguire operazioni all’interno del nostro corpo senza alcun intervento umano.

I ricercatori dell’Università del Colorado Boulder (CU Boulder) hanno fatto un passo avanti verso questo obiettivo, grazie allo sviluppo di microrobot in grado di muoversi autonomamente ad alta velocità attraverso i liquidi. Gli scienziati sperano che un giorno queste “macchine” possano essere utilizzate per somministrare farmaci mirati in punti del corpo difficili da raggiungere.

“Immaginate se i microrobot potessero svolgere determinati compiti nel corpo, come ad esempio interventi chirurgici non invasivi”, ha detto Jin Lee, ricercatore post-dottorato presso il Dipartimento di Ingegneria Chimica e Biologica della CU Boulder. “Invece di incidere il paziente, possiamo semplicemente introdurre i robot nel corpo attraverso una pillola o un’iniezione, e loro stessi eseguiranno la procedura”.

Come sono fatti i microrobot e come possono essere impiegati?

Questa è la promessa di questi piccoli robot, che misurano solo 20 micrometri di larghezza – ovvero sono diverse volte più piccoli della larghezza di un capello umano – e sono in grado di viaggiare a una velocità di circa 3 millimetri al secondo. Si tratta di una velocità pari a circa 9.000 volte la loro lunghezza al minuto o, in termini relativi, di molte volte superiore a quella dell’animale più veloce conosciuto, il ghepardo.

In particolare, i ricercatori hanno utilizzato flotte di macchine per trasportare dosi di desametasone, un comune farmaco steroideo, nelle vesciche dei topi di laboratorio. Questo dimostra che potrebbero essere utili per trattare non solo le malattie della vescica, ma anche altre patologie nei pazienti umani.

“I robot su microscala hanno suscitato molto entusiasmo tra gli sceinziati, ma ciò che li rende interessanti per noi è che possiamo progettarli per svolgere compiti utili nel corpo”, ha dichiarato C. Wyatt Shields, assistente alla cattedra di ingegneria chimica e biologica, che ha guidato la ricerca.

Come funzionano i microrobot

I ricercatori hanno sviluppato i microrobot – che assomigliano a piccoli razzi dotati di tre minuscole alette – con polimeri biocompatibili utilizzando una tecnologia simile alla stampa 3D. Hanno descritto la progettazione e lo sviluppo dei robot in un articolo pubblicato sulla rivista Small.

Oltre alle pinne, i robot sono dotati di una piccola bolla d’aria, simile a quella che si forma quando si immerge un bicchiere capovolto nell’acqua, spiegano i ricercatori. Questa caratteristica aggiuntiva fa sì che, se i robot sono esposti a un campo acustico, come quello usato negli ultrasuoni, le bolle comincino a vibrare animatamente. Questo spinge via l’acqua, facendo avanzare i robot.

Per testare le macchine, l’équipe si è concentrata sul trattamento delle malattie della vescica o, più specificamente, della cistite interstiziale, nota anche come sindrome della vescica dolorosa, che colpisce milioni di persone negli Stati Uniti.

Questa patologia può causare forti dolori pelvici, ma anche il suo trattamento può essere altrettanto fastidioso, hanno detto i ricercatori. Questo perché di solito i pazienti devono recarsi in clinica più volte per un periodo di settimane, affinché il medico inietti una soluzione aggressiva di desametasone nella vescica attraverso un catetere.

L’uso dei microrobot per somministrare questi trattamenti, quindi, può risparmiare ai pazienti questo trattamento invasivo e doloroso, hanno detto i ricercatori. Per dimostrarlo, hanno fabbricato banchi di microrobot che incapsulano alte concentrazioni di desametasone e poi hanno introdotto migliaia di questi bot nelle vesciche dei topi di laboratorio.

Risultati, ulteriori ricerche e applicazioni

Il risultato è stato positivo: i microrobot si sono dispersi negli organi prima di aderire alle pareti della vescica, il che avrebbe reso difficile per il paziente espellerli attraverso la minzione, hanno detto i ricercatori. Hanno poi rilasciato lentamente le rispettive dosi di desametasone nel corso di circa due giorni.

Il rilascio di questo tipo di flusso costante di farmaci potrebbe consentire ai pazienti di ricevere più farmaci per un periodo di tempo prolungato, ha detto Lee, migliorando l’esito dei pazienti. Tuttavia, c’è ancora molto lavoro da fare prima che i microrobot possano svolgere un lavoro medico simile all’interno dei corpi umani.

Per cominciare, il team di ricerca vuole rendere le macchine completamente biodegradabili, in modo che alla fine si dissolvano nell’organismo.

“Se riusciamo a far funzionare queste particelle nella vescica, possiamo ottenere un rilascio di farmaci più duraturo e forse i pazienti non dovranno venire in clinica così spesso”, ha spiegato Lee.