Microrobot in nanogel: una nuova frontiera per la diagnostica e la farmacologia

Vi ricordate i film “Viaggio allucinante” o “Salto nel buio”, entrambi tratti da una novella di Isaac Asimov, in cui si viaggiava minaturizzati nel corpo umano? Questo non è possibile, ma invece possiamo manddare dei micro robot a base di nanocelle di cellulosa e composti gelatinosi di idrogeni che possono essere utilizzati per finalità diagnostiche e terapeutiche, al punto da port portare i medicinali a livello cellulare.

Secondo quanto riportato da Nature gli idrogel possono essere programmati ex ante per rispondere a degli stimoli esterni modificando la propria struttura e adattandosi. Quindi, una volta introdotti nell’ambiente in cui devono operare, anche nel corpo umano, possono svolgere alcune funzioni come il trasporto di medicinali o un pambiamento morfologico avvertibile esternamente. Quindi, oltre a finalità nella medicina, possono svolgere funzioni in altri settori. 

L’esempio di Nature riporta la sintesi di nanocompositi di idrogel sensibili al pH con la possibilitò di modificare la propria microstruttura in modo predeterminato, con trasformazione di forma e auto-riparazione. I nanocompositi idrogel sono in gran parte composti da monomeri zwitterionici e nanocristalli di cellulosa asimmetrici.

Grazie alle proprietà autoriparanti, abbiamo utilizzato un approccio taglia e incolla per programmare la deformazione reversibile e complessa nei idrogel. Quindi il team, come test di funzionamento, ha utilizzato il nanogel per il trasport di specifiche molecole all’interno di conduttori verso obiettivi predeterminati che, un giorno, potrebbero essere molecole di farmaci da consegnare direttamente a specifiche cellule nel corpo.

Ovviamente l’interesse dei ricercatori era nella eventuale citotossicità, cioè tossicità a livello cellulare,  e le proprietà antivegetative del nanocomposito di idrogel. Hanno scoperto che il nanocomposito di idrogel è altamente citocompatibile, rendendolo adatto per applicazioni biomediche.

Utilizzi futuri

Nel complesso, lo studio dimostra il potenziale del nanocomposito di idrogel per lo sviluppo di robot morbidi biomimetici adattivi e riconfigurabili. Potenziali applicazioni del nanocomposito idrogel sono:

• Applicazioni della robotica biomedica
• Pinze morbide e attuatori Robot in miniatura per ambienti confinati
• Sistemi di somministrazione dei farmaci
• Ingegneria dei tessuti

Limitazioni del nanocomposito idrogel

Ovviamente questo strumento è ancora da affinare e non pronto immediatamente per l’uso pratico. Il nanocomposito di idrogel è attualmente innescato da valori di pH estremi. Per le applicazioni pratiche sarebbe necessario sviluppare idrogel che possano essere attivati da valori di pH più blandi e compatibili con la fisiologia umana. Inoltre la durabilità e la degradabilità a lungo termine del nanocomposito di idrogel devono essere ulteriormente studiate. Il nanocomposito di idrogel deve essere integrato con altre funzioni, come il rilevamento e il controllo, per applicazioni più avanzate.

Nonostante queste limitazioni, il nanocomposito di idrogel è un nuovo materiale promettente con il potenziale di rivoluzionare il campo della robotica morbida.