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Una sonda flessibile e robotica per un trattamento più efficace del cancro
Una sonda orientabile, ispirata all’organo aghiforme e pieghevole delle vespe, può consentire il rilascio dei farmaci salvavita contro il cancro direttamente nella lesione tumorale del cervello.
24 Giugno 2019 SALUTE PROGRESSI SCIENTIFICI
© Yurchanka Siarhei, Shutterstock
Le vespe utilizzano il loro organo aghiforme per perforare il legno e depositare le loro uova all’interno degli alberi. Il danno che ne risulta per questi materiali, che possono successivamente essere utilizzati per la produzione di mobili o altre strutture presenti nelle nostre case, potrebbe indurci a pensare che le vespe siano una calamità. Non è così in campo medico, invece, per il quale le vespe sono risultate essere una fonte di ispirazione. Nel corso della loro ricerca per procedure chirurgiche più sicure, gli scienziati hanno messo a punto delle sonde ispirate all’organo aghiforme e pieghevole con cui gli insetti penetrano il legno.
Il progetto EDEN2020, finanziato dalla UE, ha utilizzato questa fonte di ispirazione per sviluppare un catetere orientabile per via robotica che consente il rilascio dei farmaci salvavita contro il cancro direttamente nel tumore presente nel cervello. Questa applicazione neurochirurgica del progetto specifica per il paziente punta a soddisfare la richiesta del settore per un miglior trattamento mininvasivo.
Chiamato PBN (Programmable Bevel-Tip Needle), questo catetere può seguire un percorso predisposto nel cervello che riduce al minimo il danneggiamento dei tessuti. Una volta raggiunto il tumore, la sonda catetere PBN rilascia il farmaco chemioterapico nel tessuto. Tutto questo è possibile grazie a cinque tecnologie chiave utilizzate per il progetto: la risonanza magnetica per immagini (RMI) e la risonanza magnetica di diffusione, in fase preoperatoria; gli ultrasuoni eseguiti durante la procedura; un motore predittivo basato su una sofisticata modellazione del cervello e una piattaforma robotica per la laparoscopia.
La sonda ispirata agli insetti e il suo funzionamento
La sonda di tipo PBN è composta da quattro segmenti in plastica, collegati, che incorporano i canali di somministrazione del farmaco. In ciascuno dei quattro canali sono anche presenti dei sensori in fibra ottica. Un motore non magnetico guida ciascun segmento, spingendone uno in avanti cosicché questo scorra sopra l’altro e provochi la curvatura dell’estremità della sonda. In questo modo, la sonda viene guidata lungo un percorso predisposto e può anche raggiungere tumori molto profondi, situati in regioni impenetrabili del cervello.
La sonda di tipo PBN dispone di quattro motori, ciascuno con il proprio controllo. L’interferenza elettromagnetica estremamente bassa del controllo motore è di importanza critica per procedure mediche di questo tipo. Il sistema guida la sonda BPN attraverso l’analisi dei dati della risonanza magnetica e degli ultrasuoni e, successivamente, aziona ciascuno dei quattro segmenti della sonda in modo che questa possa raggiungere il tumore e rilasciare il farmaco. Affinché sia efficace, il trattamento deve essere eseguito con estrema precisione, a velocità molto alte. La pianificazione del percorso viene eseguita da un controller di movimento dalle prestazioni molto elevate, che dispone di un processore multi-core e varie caratteristiche che ne garantiscono la facilità di utilizzo. «[Un] fattore chiave per la nostra scelta della soluzione di controllo per il progetto è stato il tempo di sviluppo ridotto,» ha dichiarato Eloise Matheson, dottoranda presso l’ente coordinatore del progetto, il dipartimento in Medicine Laboratory dell’Imperial College di Londra, in una notizia pubblicata sul sito web «Med-Tech Innovation News».
Il team EDEN2020 (Enhanced Delivery Ecosystem for Neurosurgery in 2020) ha preso parte a una serie di eventi di presentazione della propria tecnologia al pubblico. Questi eventi includono una recente visita all’Imperial College di Londra da parte di studenti della scuola secondaria per il programma Generating Genius e la presenza di una postazione scientifica, appositamente creata dal team EDEN2020, al Museo di storia naturale di Londra.
Per maggiori informazioni, consultare:
sito web del progetto EDEN2020