Microbot magnetici rotolano attraverso i vasi sanguigni per dissolvere i coaguli più in fretta

Capriole nel sistema vascolare

Quando un coagulo ostruisce un vaso, il flusso sanguigno si interrompe. Poiché il sangue non scorre più, i farmaci somministrati attraverso i cateteri standard non riescono a fluire facilmente contro l'ostruzione. I farmaci devono affidarsi alla diffusione passiva, un processo fisico lento che, in caso di ictus, infarto o embolia polmonare, rischia di provocare danni irreversibili ai tessuti. Per superare questa barriera al trasporto, un team guidato da Simone Schürle, docente di microsistemi medicali all'ETH Zurich, ha costruito robot microscopici progettati per creare correnti fluide localizzate, come riporta MedicalXpress.

Lunghi circa 8 micrometri, i microbot hanno dimensioni paragonabili a quelle di un globulo rosso umano. A forma di bozzolo oblungo, i dispositivi sono costituiti da un gel polimerico zuccherino biocompatibile in cui sono incorporate nanoparticelle magnetiche di ossido di ferro. Invece di distribuire uniformemente queste particelle, il team ha realizzato i robot all'interno di un campo magnetico rotante. Questa tecnica allinea le particelle di ossido di ferro lungo l'asse longitudinale, creando una sorta di spina dorsale magnetica interna che si orienta come l'ago di una bussola.

«Per quanto ne sappiamo, siamo i primi a dimostrare, in un modello animale di grandi dimensioni clinicamente rilevante, che l'uso dei microrobot in questo modo potenzia effettivamente la trombolisi, cioè il processo di dissoluzione dei coaguli»

— Simone Schürle, docente di microsistemi medicali all'ETH Zurich

Correnti artificiali raddoppiano la pulizia dei vasi nei test in vivo

Per spostare le macchine all'interno del corpo, i medici inietterebbero i microbot insieme ai farmaci trombolitici standard tramite un catetere. Un sistema di controllo magnetico esterno applica un campo rotante che costringe i microbot a rotolare continuamente in avanti lungo la parete interna del vaso. Il movimento ricorda quello di un ginnasta che esegue ribaltamenti in avanti. Mentre le macchine avanzano caprioleggiando, il loro movimento rimescola il liquido circostante e genera correnti in miniatura che spingono attivamente il farmaco direttamente nel trombo.

I primi test da banco sono stati condotti in una rete vascolare sintetica in silicone, utilizzando coaguli formati da sangue suino. In quei test, il farmaco veicolato dai microbot rotolanti ha liberato le ostruzioni sei volte più rapidamente del farmaco da solo. In collaborazione con gli specialisti dell'ospedale universitario Charité di Berlino, il team dell'ETH Zurich ha valutato il sistema su maiali vivi con arterie ostruite. Dopo 30 minuti di trattamento, l'area della sezione trasversale del vaso riportata al flusso sanguigno era due volte più ampia negli animali trattati con i microbot rispetto a quelli trattati solo con i farmaci.

Il deposito del brevetto e il percorso verso la sperimentazione clinica

L'ETH Zurich ha presentato una domanda di brevetto che copre il sistema robotico e ha candidato l'invenzione al suo Spark Award annuale, un premio interno che rende onore ai depositi di proprietà intellettuale più promettenti dell'università. L'articolo scientifico alla base della ricerca è in corso di revisione paritaria.

La sperimentazione clinica sull'uomo resta lontana diversi passaggi. Il team di ricerca deve prima valutare come il gel biocompatibile e le particelle di ossido di ferro si comportano per periodi prolungati all'interno dei tessuti viventi. I lavori futuri testeranno i microbot anche in modelli di malattia specializzati, compresi scenari di infarto, prima che le autorità di regolamentazione possano esaminare la piattaforma per l'uso nelle sale operatorie d'emergenza.

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