Un micro-robot che simula il movimento batterico: uno sguardo al futuro della medicina

Spesso siamo abituati ad associare la robotica con automi antropomorfi, che riproducono aspetto e dimensioni di un essere umano. In realtà, la robotica studia una molteplicità di soluzioni, sia come aspetto che come taglia. Tra i progetti più recenti vi è quello portato avanti dagli scienziati del Politecnico Federale di Losanna (EPFL) e del Politecnico di Zurigo (ETH), i quali hanno sviluppato e assemblato un prototipo di micro-robot, semplice e versatile, in grado di muoversi come un batterio. La ricerca ha come obiettivo quello di potere utilizzare il micro-robot in campo medico: il batterio “artificiale” potrà infatti “navigare” nel corpo umano per trasportare farmaci o anche eseguire piccoli interventi chirurgici, come ad esempio la pulizia delle arterie ostruite da coaguli.

Questo prototipo presenta caratteristiche molto vantaggiose con un esplicito ed espresso profilo di utilità nell’ambito medico. Si contraddistingue per morbidezza e flessibilità, in quanto è realizzato con un materiale biocompatibile, chiamato idrogel, estremamente leggero, ed è costituito al suo interno da nanoparticelle magnetiche che contribuiscono a dargli la forma. Inoltre, è proprio grazie a queste nanoparticelle che il micro-robot può muoversi senza una sorgente di alimentazione interna, cioè senza un motore. Il sistema di guida sfrutta un campo magnetico esterno, consentendone il movimento controllato.

Per progettare il micro-robot, i ricercatori svizzeri si sono in realtà ispirati al movimento di alcuni protozoi flagellati, che si localizzano a livello del sangue e dei tessuti profondi. Si tratta dei Tripanosomi, cui appartengono le specie responsabili della tripanosomiasi africana o “malattia del sonno” (Trypanosoma brucei) e della tripanosomiasi americana (Trypanosoma cruzi), nota anche come malattia di Chagas, entrambe caratterizzate da alterazioni emolinfatiche e neurologiche.

Micrografia elettronica a scansione di Trypanosoma brucei

Il corpo fusiforme e assottigliato di questi parassiti è provvisto ad un’estremità di un unico flagello, che funziona come un motore a propulsione, garantendone il cosiddetto movimento ondulato. Dal punto di vista ultrastrutturale, il flagello nei protozoi ha tuttavia una struttura differente da quella osservata nei batteri: prende infatti origine da un corpo basale o blefaroblasto e possiede uno scheletro interno di tubulina, che forma un cilindro di 9 coppie periferiche e 2 coppie centrali di microtubuli. Dallo scorrimento dei microtubuli deriva un movimento ondulatorio, elicoidale o a frusta, che consente spostamenti rapidi e orientati. Quando il parassita si trova nel circolo sanguigno della persona infettata, questa piccola coda viene nascosta, come meccanismo di sopravvivenza. In maniera analoga, il micro-robot nasconde la propria coda arrotolandola intorno al corpo quando viene colpito un raggio laser.

Per adesso, il micro-robot, anche se davvero promettente, è solamente un prototipo in fase di sviluppo. Prima di una sua effettiva sperimentazione in campo medico, i ricercatori hanno affermato che dovranno verificare che non causi effetti collaterali nei pazienti.

 

Maria Laura Luprano

Fonti:

  • 2016 Huang et al. Soft micromachines with programmable motility and morphology. Nature communications 7. doi:10.1038/ncomms12263
  • La Placa – Principi di Microbiologica Medica. XIV edizione. Edises

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