Una nuova classe di materiali sintetici potrebbe rivoluzionare la medicina moderna

I progressi in atto nei materiali e nelle tecnologie stanno trasformando la medicina moderna. I metamateriali, che sono antropogenici e possiedono proprietà non riscontrate in materiali presenti naturalmente, sono ingegnerizzati per contenere le proprietà desiderate per un determinato dispositivo. Tuttavia, una volta prodotto un metamateriale, le sue proprietà sono fisse e non possono essere modificate.

Il progetto ABIOMATER, finanziato dall’UE, ha cercato di cambiare questo aspetto. Lanciato nel 2015, ABIOMATER ha ottenuto successo nella progettazione di metamateriali le cui proprietà possono essere alterate in remoto usando un campo magnetico. Utilizzando questi metamateriali, i partner del progetto hanno sviluppato micro dispositivi «nuotatori» che potrebbero aprire la strada a nuove applicazioni nella tecnologia lab-on-a-chip e microfluidica. I loro risultati sono riportati all’interno di un articolo pubblicato nella rivista «Physics of Fluids».

I dispositivi nuotatori macroscopici sviluppati consistono in una testina ferromagnetica e una coda flessibile, con una lunghezza variabile tra l’1 e i 12 mm. La coda consente ai nuotatori di muoversi in una direzione specifica, quando viene applicato un campo magnetico. I ricercatori hanno dimostrato che la velocità dei nuotatori potrebbe essere controllata manipolando la forza (fino a un massimo di 3.5 mT) e la frequenza (tra 30 e 170 Hz) del campo magnetico esterno.

Rivoluzionare la diagnostica e la somministrazione controllata dei farmaci

Sebbene dispositivi simili siano già stati creati in precedenza, questo è il primo nuotatore che potrebbe essere prodotto su scala industriale, rendendo possibile la realizzazione di chip microfluidici più economici nel futuro. I dispositivi potrebbero essere utilizzati per fornire medicinali a determinate aree del corpo tramite ambienti fluidi, aprendo la strada a importanti scoperte mediche.

«Lo sviluppo di questa tecnologia potrebbe cambiare radicalmente il modo in cui facciamo medicina. I nuotatori potrebbero essere un giorno utilizzati per indirizzare i farmaci verso le opportune aree del corpo, nuotando tramite i vasi sanguigni», ha affermato il co-autore dello studio, il prof. Feodor Ogrin dell’Università di Exeter in un articolo pubblicato sul sito web del coordinatore del progetto. «Prevediamo inoltre che le versioni microscopiche del dispositivo saranno utilizzate su tecnologia “lab-on-chip”, in cui procedure complesse normalmente condotte in un laboratorio, quali la diagnosi di patologie, sono condotte su un chip semplice. Questo ridurrebbe drasticamente il tempo trascorso prima che i trattamenti possano essere attuati, salvando potenzialmente delle vite».

L’indagine del team di ricerca sull’uso dei dispositivi nuotatori si è incentrata sulla possibilità che possano fungere da pompe microfluidiche integrate su sistemi lab-on-chip. Nella microfluidica, le pompe ad alta pressione sono spesso necessarie per spostare i liquidi tramite micro canali. Il team ha mostrato che i nuotatori potrebbero essere facilmente modificati per agire come pompe, il che potrebbe rappresentare un modo efficace di manipolare liquidi in questa scala.

ABIOMATER (Magnetically actuated bio-inspired metamaterials) volgerà al proprio termine ad aprile 2019. Ci si aspetta che i prototipi sviluppati trovino applicazioni immediate in campi tecnologici diversi, da sistemi lab-on-chip a impianti biomedici. Grazie ai suoi risultati, ABIOMATER sta gettando le fondamenta per una medicina più accessibile.

Per ulteriori informazioni, si consulti:
sito web del progetto ABIOMATER