I ricercatori hanno sviluppato microrisonatori biodegradabili che possono essere riscaldati localmente con un sistema wireless. I medici potrebbero presto usarli negli impianti per controllare il rilascio di antidolorifici nei tessuti.
I pazienti dotati di una protesi ortopedica sperimentano comunemente un periodo di intenso dolore dopo l’intervento chirurgico. Nel tentativo di controllare il dolore, i chirurghi iniettano antidolorifici nel tessuto durante l’operazione. Quando svanisce un giorno o due dopo, ai pazienti viene somministrata morfina attraverso un catetere posizionato vicino alla colonna vertebrale. Tuttavia i cateteri non sono particolarmente comodi e i farmaci si diffondono in tutto il corpo, interessando tutti gli organi.
I ricercatori del Microsystems Laboratory dell’EPFL stanno ora lavorando a un impianto biodegradabile che rilascerà un anestetico locale su richiesta per diversi giorni. Questo impianto non solo ridurrebbe il disagio post-operatorio dei pazienti, ma non sarebbe necessario un ulteriore intervento chirurgico per rimuoverlo. Hanno sviluppato un piccolo circuito elettronico biodegradabile, realizzato in magnesio, che potrebbe essere riscaldato in modalità wireless dall’esterno del corpo.
Una volta integrato nel dispositivo finale, il circuito consentirà di rilasciare quantità controllate di anestetico in una posizione specifica per diversi giorni. Successivamente, l’impianto si degraderà in modo sicuro all’interno del corpo. Questa ricerca è stata pubblicata in Advanced Functional Material.
Una capsula con diversi serbatoi
Il circuito elettronico – un circuito risonante a forma di piccola spirale – ha uno spessore di pochi micron. Se esposto a un campo elettromagnetico alternato, il risuonatore a spirale produce una corrente elettrica che crea calore.
L’obiettivo finale dei ricercatori è accoppiare i Microrisonatori biodegradabili con capsule piene di antidolorifici e quindi inserirli nel tessuto durante l’intervento chirurgico. Il contenuto delle capsule potrebbe essere rilasciato quando un campo elettromagnetico inviato dall’esterno del corpo scioglie la membrana della capsula.
“Siamo in una fase chiave del nostro progetto, perché ora possiamo fabbricare Microrisonatori biodegradabili che lavorano a diverse lunghezze d’onda“, afferma Matthieu Rüegg, uno studente di dottorato e autore principale dello studio. “Ciò significa che possiamo rilasciare individualmente il contenuto delle capsule selezionando frequenze diverse.” Il processo di rilascio del calore dovrebbe richiedere meno di un secondo.
Una nuova tecnica di fabbricazione
I ricercatori hanno dovuto diventare creativi quando è arrivato il momento di produrre i loro risonatori biodegradabili. “Abbiamo immediatamente escluso qualsiasi processo di fabbricazione che comportava il contatto con l’acqua, poiché il magnesio si dissolve in pochi secondi“, afferma Rüegg. Hanno finito per modellare il magnesio depositandolo su un substrato e poi inondandolo di ioni. “Ciò ci ha offerto una maggiore flessibilità in fase di progettazione“, aggiunge. Alla fine sono stati in grado di creare alcuni dei risuonatori di magnesio più piccoli al mondo: due micron di spessore, con un diametro di tre millimetri.
L’invenzione del team non è del tutto pronta per la sala operatoria. “Dobbiamo ancora lavorare sull’integrazione dei risonatori nel dispositivo finale e dimostrare che è possibile rilasciare farmaci sia in vitro che in vivo “, conclude Ruegg.
Riferimenti:
- Matthieu Rüegg, Remo Blum, Giovanni Boero, Juergen Brugger. Biodegradable Frequency‐Selective Magnesium Radio‐Frequency Microresonators for Transient Biomedical Implants. Advanced Functional Materials, 2019; 1903051 DOI: 1002/adfm.201903051
