Un materiale multistrato, sottile e flessibile, sarà utilizzato per creare interfacce tra biotessuti ed elementi elettronici
Le protesi tradizionali sono ingombranti e rigide per adattarsi alla flessibilità dei tessuti umani. Rappresentano un potenziale rischio per i pazienti. Lo sviluppo di dispositivi elettronici flessibili e sottili, ma chimicamente resistenti rappresenterebbe una soluzione rivoluzionaria a questo vecchio problema.
L’idea di costruire dispositivi elettrici flessibili in carburo di silicio apre la strada a promettenti applicazioni nel campo delle neuroscienze e delle terapie di stimolazione neurale, e potrebbe condurre a trattamenti salvavita per malattie neurologiche croniche e per stimolare il recupero di pazienti colpiti da lesioni al midollo spinale.
Il nuovo studio
Ora, un innovativo studio condotto dalla Griffith University in collaborazione con la UNSW Sydney rende sempre più probabile un futuro di applicazioni cliniche concrete per simili dispositivi. Pubblicato su PNAS, il progetto è stato diretto dal Dr. Tuan-Khoa Nguyen, dal Professor Nam-Trung Nguyen e dal Dr Hoang-Phuong Phan.
La ricerca utilizza una tecnologia al carburo di silicio come nuova piattaforma per interfacce elettroniche di biotessuti a lungo termine ed è stata ospitata dal QMNC, sede di una parte del Queensland dell’Australian National Nanofabrication Facility (ANFF-Q).
Il QMNC offre capacità uniche per lo sviluppo e la caratterizzazione di materiale a banda larga, una classe di semiconduttori dotata di proprietà elettroniche tipiche di materiali non conduttivi come il vetro e materiali semiconduttori come il silicio, utilizzati per i chip dei computer. Queste proprietà consentono ai dispositivi realizzati in tali materiali di funzionare in condizioni estreme come alta tensione, alta temperatura e ambienti corrosivi.
“I dispositivi trapiantabili e flessibili hanno un potenziale enorme per il trattamento di malattie croniche come il morbo di Parkinson e le lesioni al midollo spinale“, spiega il dott. Tuan-Khoa Nguyen. “Questi dispositivi consentono la diagnosi diretta dei disturbi degli organi interni e forniscono terapie e trattamenti adeguati. Ad esempio, tali dispositivi possono somministrare stimoli elettrici a nervi precisi, per regolare gli impulsi anormali e ripristinare le funzioni del corpo”.
Una protesi capace di resistere decenni
A causa dell’inevitabile di contatto diretto con i biofluidi del corpo, riuscire a mantenere in funzione tali impianti è sempre risultata una sfida difficile e frustrante. La squadra di ricerca ha sviluppato un sistema stratificato di materiali robusti e funzionali capaci di superare questo ostacolo.
“Il sistema è costituito da nanomembrane di carburo di silicio incapsulate e protette da biossido di silicio ed ha dimostrato una stabilità senza pari nel mantenere le proprie funzionalità nei biofluidi”, spiega il professor Nam-Trung Nguyen. “Per la prima volta, la nostra ricerca ha sviluppato con successo un robusto sistema elettronico adatto al trapianto e capace di durare svariati decenni“.
Secondo il dottor Phan, l’impianto di protesi come pace-maker cardiaci e stimolatori cerebrali profondi avrebbe un alto potenziale nella cura e nel trattamento tempestivo di diverse malattie croniche.
“Abbiamo la fortuna di poter contare su di una squadra di ricerca multidisciplinare che coinvolge studiosi da ogni parte del mondo specializzati in scienza dei materiali, meccanica /ingegneria elettrica e ingegneria biomedica”, conclude il dottor Phan.
Immagine: National Cancer Institute, Unsplash
