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Rispettare le esigenze sanitarie di una popolazione in crescita, e che invecchia, richiede soluzioni intelligenti, efficaci e convenienti. Una di queste consiste nell’uso di piccoli dispositivi impiantati in grado di rispondere a una serie di patologie in modo automatico e a distanza.
La buona notizia è che questi dispositivi sono già presenti e annoverano, ad esempio, il sistema di monitoraggio continuo del glucosio indossato da coloro che soffrono di diabete. Gli scienziati stanno compiendo significativi progressi su dispositivi biomedici aggiuntivi che, una volta impiantati all’interno del corpo, possono misurare in continuazione il battito cardiaco di un paziente o rilasciare un farmaco direttamente nel flusso ematico.
La cattiva notizia è che il potenziale di questi dispositivi innovativi è gravemente limitato dalla mancanza di materiali sicuri e biocompatibili. «Nonostante vi siano numerosi dispositivi medici miniaturizzati in fase di sviluppo, spesso contengono composti a base di piombo che non sono compatibili con gli esseri umani e risultano quindi dannosi», afferma Nini Pryds, docente presso l’Università tecnica della Danimarca.
Con il sostegno del progetto BioWings, finanziato dall’UE, Pryds si impegna nello sviluppo di materiali intelligenti, sicuri e biocompatibili da impiegare nella prossima generazione di sistemi microelettromeccanici, che integrano componenti sia elettronici che in movimento.
«Il futuro della medicina risiede nella miniaturizzazione e i nostri materiali si propongono di far avverare tale futuro aprendo le porte allo sviluppo di dispositivi miniaturizzati non tossici che possano essere impiantati in modo sicuro all’interno del corpo umano», aggiunge Pryds.
Un cambio di paradigma nell’applicazione dei nuovi materiali
L’obiettivo del progetto consisteva nello sviluppo di materiali biocompatibili con proprietà simili a quelle dei materiali piezoelettrici, l’attuale standard di riferimento per i sistemi microelettromeccanici, che non contenessero però piombo e altri elementi dannosi.
A tal fine, i ricercatori hanno concentrato la loro attenzione su materiali composti da ossido di cerio, privi di tossicità ed ecocompatibili, in grado di funzionare all’interno di dispositivi a bassa energia. Tutti questi vantaggi risultano fondamentali per il loro potenziale uso nei dispositivi medici impiantabili.
«L’integrazione dell’ossido di cerio all’interno di un sistema elettromeccanico biomedico non farebbe che rivoluzionare la medicina per come la conosciamo, creando un cambio di paradigma in termini di applicazioni di nuovi materiali e aprendo le porte a una nuova epoca di innovazione medica», spiega Pryds.
Materiali e dispositivi nuovi
Il progetto BioWings si è concentrato sulle prime fasi: comprendere le proprietà e il comportamento dei materiali contenenti ossido di cerio e il modo in cui tali proprietà possono essere gestite al meglio per permetterne l’utilizzo in una serie di applicazioni di sistemi microelettromeccanici.
«Abbiamo compiuto diverse scoperte rivoluzionarie che eserciteranno un immediato impatto sullo sviluppo industriale dei materiali composti da ossido di cerio per l’utilizzo nei dispositivi biomedici», osserva Pryds.
Tra queste scoperte figura una tecnologia di pellicola paragonabile alle migliori pellicole sottili a base di piombo e un nuovo dispositivo con una pellicola sottile in grado di contare i globuli rossi di un paziente. Inoltre, i ricercatori hanno dimostrato le prestazioni superiori di diversi materiali composti da ossido di cerio.
Il progetto ha prodotto due brevetti e i suoi risultati sono stati presentati in occasione di numerose conferenze internazionali e all’interno di varie pubblicazioni, conducendo al lancio di due progetti spin-off, Prisma e AcouSome, che faranno entrambi progredire le soluzioni di materiali pronte a definire la prossima generazione di dispositivi miniaturizzati non tossici.