Un team di ricercatori guidati dal professor Daniel Ahmed dell’ETH, il Politecnico federale di Zurigo ha sviluppato dei dispositivi grandi come la frazione di un capello, chiamari nanorobot che potrebbero diventare l’arma vincente contro cancro e ictus. Il team di lavoro ha dimostrato come questi robot di dimensioni microscopiche siano in grado di recarsi in maniera impercettibile e precisa nel cuore della malattia per rilasciare farmaci in maniera efficace anche nei tumori più difficili da trattare.
I robot sono anche in grado di facilitare la somministrazione di farmaci contro l’ictus, permettendo ai pazienti di essere trattati in maniera tempestiva riducendo così i tassi di mortalità e la gravità dei danni causati dalle ischemie cerebrali.
Nanorobot: una tecnologia ispirata alle stelle marine e guidata dagli ultrasuoni
I nanorobot sono 10 volte più piccoli di un globulo rosso e hanno una struttura ciliare, ispirata a quella delle larve di stelle marine, che permette loro di nuotare all’interno del sangue. Le microparticelle usate finora in medicina, avevano una funzione “passiva”, ovvero, una volta iniettate nel corpo umano non è possibile controllarle. Per risolvere questo problema il professor Ahmed e il suo team hanno iniziato a lavorare al progetto Sonobot che prevede l’utilizzo di ultrasuoni per guidare i nanorobot.
In medicina gli ultrasuoni sono comunemente usati per creare immagini in tempo reale di strutture corporee interne. Il progetto dei Sonobot ha però dimostrato che gli ultrasuoni possono essere usati per guidare bolle d’aria intrappolate all’interno di una scocca polimerica insieme a una sostanza chimica che attivata attraverso di essi, permette di visualizzare il tragitto attraverso onde ad alta frequenza.
Questi innovativi veicoli sono stati ribattezzati nanoswimmer letteralmente “nano nuotatori”, vista la loro abilità nel muoversi attraverso i liquidi. Alcuni test hanno dimostrato che gli ultrasuoni sono in grado di guidare i nanorobot in maniera estremamente accurata e di muoverli verso le pareti dei vasi sanguigni. La loro forza però non è tale da interferire con il movimento dei globuli rossi, perciò si ritiene sia una tecnologia sicura.
I nanorobot per sconfiggere il cancro
I trattamenti farmacologici tradizionali, come ad esempio la chemioterapia antitumorale, possono contenere sostanze tossiche che danneggiano indiscriminatamente anche i tessuti sani. I nanobot potrebbero aggirare questo problema custodendo il farmaco al loro interno fino a quando non viene consegnato al target previsto. L’obiettivo è ottenere la giusta dose in qualsiasi parte del corpo senza danni collaterali.
Per raggiungere questo obiettivo, i nanobot vengono realizzati combinando elementi o materiali inorganici con componenti biologici, come cellule, proteine o DNA. Ciò richiede la collaborazione di ricercatori specializzati in diverse discipline scientifiche.
Nella robotica vediamo sempre più scienziati dei materiali e biologi lavorare insieme, per una buona ragione. In questo modo riusciamo ad ottenere informazioni sui problemi su cui eravamo bloccati, come i nuovi adesivi basati sui piedi di geco e il loro uso delle forze di van der Waals, o i microrobot elicoidali basati sulla locomozione di batteri flagellati.
Spiega Bradley Nelson, professore di robotica e sistemi intelligenti all’EThttps://ethz.ch/de.htmlH di Zurigo.
I glioblastomi sono notoriamente dei tumori molto difficili da trattare poiché non sono confinati all’interno di un’area precisa. Al contrario, si espandono in maniera tentacolare all’interno del cervello. Il team di ricercatori svizzeri punta a sviluppare dei nanorobot che siano in grado di somministrare farmaci anche per questi tumori difficili da trattare.
Per ottenere questo risultato, gli scienziati dovranno affinare la tecnologia in modo che i nanorobot possano navigare i vasi sanguigni che circondano le cellule tumorali. Una volta collaudata questa tecnologia, il trasporto di medicinale diventa un compito relativamente semplice. Il team dell’ETH è fiducioso che presto sarà in grado di “scuotere” i nanorobot attraverso onde acustiche, in modo che questi rilascino il medicinale in essi contenuto.
I nanorobot nel trattamento degli ictus
Un’altra malattia letale che può essere contrastata attraverso i nanorobot sono gli ictus. I farmaci indirizzati in maniera precisa possono offrire una cura molto più efficace per i pazienti affetti da questa grave malattia che ogni anno in Europa colpisce più di 1 milione di persone.
I coaguli che si formano nel cervello impediscono al sangue di fluire e conducono all’ischemia cerebrale. Maggiore è il tempo di permanenza dei coaguli, maggiori sono i danni che l’assenza di sangue e la conseguente privazione di ossigeno ha sulle cellule del cervello. Nel trattamento degli ictus, dunque, la tempestività è di vitale importanza per ridurre la gravità dei sintomi e il tasso di mortalità.
Attualmente, il trattamento più comune per i pazienti affetti da ictus è composto da medicinali che hanno il compito di sciogliere i coaguli. Tuttavia, questi farmaci non hanno un alto livello di precisione. Vengono somministrati per via intravenosa e viaggiano per il corpo prima di riuscire a raggiungere il sito colpito all’interno del cervello. Inoltre, hanno diversi effetti collaterali, inclusi nausea, pressione bassa e addirittura emorragie cerebrali. Per questo motivo, non tutti i pazienti possono essere trattati.
Il team del Politecnico federale di Zurigo vede nei nanorobot l’opportunità di creare un trattamento nuovo e più efficace contro gli ictus. Il team sta studiando un sistema in grado di somministrare i medicinali direttamente nel sito del coagulo, liberandolo in maniera più rapida ed efficace. Questo sistema sarebbe anche privo di effetti collaterali e quindi adatto a un numero di persone nettamente maggiore.
In generale, lo sviluppo dei nanorobot avrà un grande impatto nella somministrazione dei medicinali e potrebbe rivoluzionare il trattamento di malattie molto gravi.
Finora, i risultati dei test sono promettenti, mostrando l’alto potenziale dei nanorobot nel trasportare efficacemente i farmaci verso i siti che originano le malattie. Tuttavia, la ricerca necessita di ulteriori test e sviluppi prima di poter raggiungere il suo pieno potenziale.
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