Uno studio della Scuola Superiore Sant’Anna, con Inail, Rizzoli e IIT, sperimenta un tessuto muscolare ingegnerizzato attivato dagli ultrasuoni. L’obiettivo è rendere più naturale il controllo degli arti artificiali
Un piccolo tessuto muscolare costruito in laboratorio, capace di collegarsi a un nervo e di trasformarne l’attività in un segnale elettrico misurabile. È il principio alla base di una nuova interfaccia neurale per le protesi bioniche sviluppata da un gruppo di ricerca italiano. Lo studio, pubblicato su Bioactive Materials, apre una possibile strada verso arti artificiali capaci di interpretare con maggiore precisione le intenzioni di movimento delle persone con amputazione.
La tecnologia è stata finora valutata in laboratorio e in un modello animale: non è ancora stata sperimentata su pazienti.
Come funziona l’interfaccia tra nervo e protesi
Dopo un’amputazione, i nervi residui continuano a trasmettere segnali legati all’intenzione di muovere l’arto. Raccoglierli in modo stabile e distinguibile è una delle sfide della protesica avanzata. Le interfacce neurali periferiche rigenerative sfruttano un tessuto muscolare collegato chirurgicamente al nervo: quando il nervo si attiva, il muscolo produce un segnale elettrico che può essere registrato e, in prospettiva, utilizzato per impartire comandi a una protesi.
Le interfacce oggi studiate in ambito clinico impiegano generalmente innesti muscolari prelevati dal paziente. Il gruppo della Scuola Superiore Sant’Anna di Pisa ha esplorato una possibile alternativa: un costrutto ottenuto da cellule precursori del muscolo e biomateriali, senza prelevare un innesto muscolare da un’altra parte del corpo.
Particelle piezoelettriche e ultrasuoni: i risultati dello studio
Nel tessuto ingegnerizzato sono state incorporate nanoparticelle piezoelettriche di titanato di bario, materiali che possono generare stimoli elettrici quando vengono sollecitati meccanicamente. Per attivarle, i ricercatori hanno usato ultrasuoni pulsati a bassa intensità applicati dall’esterno. L’intento è favorire la maturazione del nuovo tessuto muscolare e la sua integrazione con il nervo.
Il costrutto è stato impiantato attorno al nervo peroneo di ratti e studiato per due mesi. Gli esami hanno mostrato una migliore organizzazione del tessuto, segnali di formazione di nuovi vasi e crescita delle fibre nervose. Dopo l’attivazione del nervo, i ricercatori hanno registrato segnali mioelettrici fino a 3,2 millivolt. Il risultato indica che l’interfaccia può trasmettere un segnale misurabile; non dimostra ancora la capacità di controllare una mano bionica nell’uso quotidiano.
Dalla ricerca alla ricostruzione bionica degli arti
Lo studio nasce dalla collaborazione tra Scuola Superiore Sant’Anna, Centro Protesi Inail, Istituto Ortopedico Rizzoli e Istituto Italiano di Tecnologia. Tra gli autori figurano Lorenzo Vannozzi, Juliana Redondo, Paolo Sassu, Emanuele Gruppioni, Mauro Gemmi, Christian Cipriani e Leonardo Ricotti.
La prospettiva è realizzare più interfacce collegate a differenti rami nervosi, così da ottenere segnali separati per comandare movimenti diversi di una protesi avanzata. Prima dell’applicazione nelle persone serviranno ulteriori studi sulla sicurezza, sulla durata dell’interfaccia e sulla capacità dei segnali di guidare effettivamente un dispositivo protesico. È nell’integrazione tra medicina rigenerativa, chirurgia e robotica che potrebbe svilupparsi una nuova generazione di protesi bioniche.
Fonte scientifica: Bioactive Materials..
