Un robot microscopico capace di portare farmaci negli organi umani
adv

È soffice, ha la forma di un millepiedi, ma può arrivare ovunque nel nostro corpo

La promessa di nuove terapie a dosaggio minimo grazie a minuscoli robots

Bruchi, robots e medicinali

Microscopiche zampette e movimenti lenti: a guardarlo sembrerebbe uscito da un incubo aracnofobico; al contrario, rappresenta la speranza di terapie fantascientifiche che uniscano dosaggi infinitesimali con la speranza di trovare il “proiettile magico”.

Ogni ricercatore spera di trovare il modo di colpire una malattia con un farmaco che si leghi esattamente alle cellule malate e non ad altre (“il proiettile magico”) e che possa agire già a livelli infinitesimali, così da non danneggiare gli organi sani. Ora nuove scoperte nel campo della milli-robotica sembrano realizzare queste speranze.

Cura o veleno?

Quasi ogni farmaco è in realtà un veleno, lo sanno bene quanti si occupano di farmacologia, tant’è che sostanzialmente sono impiegati per uccidere i batteri o a provocare la morte delle cellule infettate da agenti esterni.

Ridurre il dosaggio a cui le terapie funzionano permetterebbe di salvare molte più vite di quanto non accada oggi, in quanto moltesostanze non possono essere utilizzati perché eccessivamente tossiche. Guarire le malattie con dosi minime richiede che il farmaco attraversi il corpo senza interagire con i tessuti umani diversi dal bersaglio e venga liberato esattamente dove occorre, possibilmente evitando che poi da quel punto sia libero di spostarsi altrove.

Tutte le tecnologie farmaceutiche fino ad ora a disposizione dei medici non possedevano tutte queste caratteristiche.  

Farmacotecnologie innovative

Negli ultimi anni, i ricercatori hanno compiuto passi avanti notevoli, principalmente grazie alla biologia molecolare, creando farmaci intelligenti che mirano a target estremamente specifici. Una ricerca congiunta tra l’Università di Roma “Tor Vergata” e l’Università di Montreal ha messo a punto una tecnologia basata su DNA sintetico che indirizza i farmaci con una precisione prima ineguagliata.

Altri incoraggianti risultati sono stati raggiunti da farmaci che utilizzano nano particelle d’oro progettate per legarsi a specifici bersagli molecolari espressi principalmente da cellule di un tipo specifico. L’ultima frontiera della teoria del “magic Bullet” non proviene però dalla genetica o dalla biologia molecolare, bensì dal settore sempre più effervescente dei mini robot soffici.

Millepiedi sintetici

Una ricerca portata avanti presso la City University di Hong Kong (CityU) ha realizzato un dispositivo meccanico, di dimensioni sub millimetriche, in grado di insinuarsi all’interno degli organi umani e dotato di una forza proporzionalmente incredibile.

La caratteristica peculiare del robot sono le centinaia di “gambe” lunghe meno di 1 millimetro, che assomigliano a sottili capelli cortissimi, che gli conferiscono l’aspetto di un millepiedi a nano scala.

Questo design specifico non è stato scelto a caso, ma deriva dallo studio di centinaia di animali terrestri, selezionati tra quelli che si spostano con 2, 4, 8 o più gambe. Altro aspetto fondamentale è determinato dal particolare rapporto tra la lunghezza delle singole gambe e la distanza tra una gamba e l’altra.

La larghezza del robot è di circa 0,15 mm e ciascuna delle gambe coniche è lunga 0,65 mm. La punta conica delle gambe riduce in modo drastico l’area di contatto e quindi l’attrito con le superfici, riducendola di circa 40 volte rispetto a strutture equivalenti.

Bruchi con la forza di Hercules

Il device è in grado di spostare carichi pari a cento volte il proprio peso e di rilasciarli a comando in specifiche localizzazioni. Il dispositivo è costituito di un composto estremamente flessibile a base di silicone e  particelle magnetiche ed è conformato in modo da conferirgli un comportamento altamente idrofobico.

Dispositivi analoghi erano già stati realizzati, seppur a scala più grande, ma il design multi gamba “a bruco” riduce drasticamente l’attrito così che il robot può muoversi indifferentemente su superfici asciutte o interamente immerso in fluidi corporei come sangue o muchi.

Grazie alla sua flessibilità, alle ridottissime dimensioni ed alla capacità di formare angoli di 90 gradi è in grado di spostarsi praticamente in ogni punto dell’ambiente interno del corpo umano. Gli spostamenti sono governati dall’esterno attraverso campi magnetici di frequenza variabile prodotti da attrezzature attorno al paziente.

Previsioni fantascientifiche e prospettive reali

La visionaria pellicola “Viaggio Allucinante” del 1966, legata al romanzo di Isaac Asimov, prevedeva che il dispositivo avesse propulsione autonoma e che la sua posizione venisse rilevata con campi magnetici esterni (rovesciando il principio di fatto utilizzato), ma di fatto già 52 anni fa si pensava a dispositivi miniaturizzati in grado di curare le malattie penetrando nel corpo umano.

Nella storia fantascientifica il sottomarino veniva distrutto da un globulo bianco e l’equipaggio è trasportato all’esterno del corpo dalle lacrime; differentemente, il nano robot sviluppato dai ricercatori di Hong Kong deve essere rimosso chirurgicamente.

La prossima sfida è rendere il minuscolo robot totalmente disgregabile dai normali meccanismi di degradazione del corpo umano, così da poterlo eliminare in modo naturale una volta terminata la missione e consegnato il carico di farmaci esattamente sul bersaglio previsto.