"Millirobot" magnetici: viaggiano nel sangue e rilasciano farmaci nel cuore

I due "millirobot" sono lunghi circa quanto un chicco di riso e larghi circa come la punta di una matita. Pochi millimetri quindi. I due moduli, "modulo-ago" (needle module) e "modulo-farmaco" (drug module), vengono iniettati in una vena attraverso una piccola puntura per poi "navigare" nel flusso sanguigno. Il primo si ancora direttamente al tessuto cardiaco infettivo, ossia nel punto in cui è presente l'endocardite (una grave infezione che colpisce il rivestimento interno del cuore), così da fungere da stazione di attracco per il "modulo-farmaco" che arriva successivamente e vi si collega magneticamente per rilasciare l’antibiotico. Grazie all'ancoraggio del primo modulo, se necessario il processo può essere ripetuto più volte permettendo così di far arrivare più dosi di medicinale.

"Di solito, se fai un trattamento endovenoso con farmaci servono da quattro a sei settimane di terapia. Ma con questi robot l'intera procedura potrebbe durare 10 minuti, forse un'ora se si vuole fare un paio di giri", dichiara Anuruddha Bhattacharjee, primo autore dello studio. Il lavoro, pubblicato sulla rivista scientifica Advanced Materials Technologies, è stato condotto da un team di ingegneri della Johns Hopkins University e guidato dal ricercatore e docente di robotica medica Axel Krieger.

  La navigazione dei due "millirobot" avviene grazie a un sistema esterno di bobine elettromagnetiche che genera campi magnetici simili a quelli utilizzati nelle macchine per la risonanza magnetica. I dispositivi non hanno infatti né motori né batterie a bordo: il movimento viene controllato dall'esterno, consentendo loro di raggiungere con precisione l'area da trattare. "La guida magnetica è entusiasmante perché non è necessario alimentare il robot stesso", spiega Axel Krieger. "I farmaci possono essere somministrati in sicurezza utilizzando tecnologie simili ai campi e ai gradienti impiegati nella risonanza magnetica".

  L'obiettivo della tecnologia è migliorare il trattamento dell'endocardite, un'infezione del tessuto cardiaco che ogni anno colpisce circa 50mila persone negli Stati Uniti. Oggi la terapia prevede generalmente lunghe somministrazioni endovenose di antibiotici, le quali possono risultare poco efficaci perché il farmaco si diluisce nel sangue prima di raggiungere il cuore. E nei casi più gravi può rendersi necessario un intervento chirurgico. Con l'antibiotico portato direttamente nel punto dell'infezione, i ricercatori puntano a ridurre sia la durata delle cure sia il ricorso a procedure invasive.

"Possiamo semplicemente iniettare in una vena un robot contenente una piccola dose di farmaco - aggiunge Bhattacharjee, oggi assistant professor alla University of Alabama at Birmingham - che viaggia fino al punto in cui è necessario intervenire, portando il medicinale esattamente dove serve in modo minimamente invasivo".

  Finora i "millirobot" sono stati testati con successo su modelli artificiali di cuore e su tessuti cardiaci suini, riuscendo a muoversi anche contro flussi sanguigni simulati e a rilasciare il farmaco nel punto desiderato. Aspettando che la sperimentazione sull'uomo inizi, il prossimo passo sarà verificare il funzionamento del sistema in modelli più realistici, capaci di riprodurre il battito e le contrazioni di un cuore reale. Oltre all'endocardite, il team ritiene che questa tecnologia potrebbe un giorno essere utilizzata anche per la somministrazione mirata di farmaci antitumorali in altre aree difficili da raggiungere dell'organismo.