L’elettronica impiantata potrà stabilizzare i cuori, calmare i tremori e guarire le ferite, ma ad un costo. Queste macchine sono spesso ingombranti, aggeggi con batterie e cavi, che richiedono un intervento chirurgico per essere impiantate e talvolta necessitano di sostituzione. In una riunione della Materials Research Society il mese scorso, gli ingegneri biomedici hanno parlato di bioelettronica, un ramo della scienza che può aiutare a risolvere la situazione.
“Si stanno facendo enormi progressi tecnologici in questo campo“, afferma Shervanthi Homer-Vanniasinkam, ingegnere biomedico presso l’University College di Londra. Rendendo la bioelettronica più semplice, questi progressi potrebbero ampliare il loro uso.
Uno è John Rogers, uno scienziato di materiali della Northwestern University di Evanston, nell’Illinois, che sta cercando di migliorare un dispositivo esistente che i chirurghi usano per stimolare la guarigione dei nervi periferici danneggiati nei pazienti traumatizzati. Durante l’intervento chirurgico, i medici suturano i nervi recisi di nuovo insieme e quindi forniscono una delicata stimolazione elettrica posizionando gli elettrodi su entrambi i lati. Ma poiché i chirurghi chiudono le ferite il prima possibile per prevenire l’infezione, in genere forniscono questa stimolazione per un’ora o meno.
Rogers ed i suoi collaboratori si chiedevano se potevano estendere il trattamento sfruttando i materiali elettronici morbidi, flessibili e dissolvibili che avevano sviluppato alcuni anni fa. Hanno usato un mix di metalli, semiconduttori e polimeri per modellare una bobina semplice con due elettrodi. La bobina è stata progettata per fungere da antenna, raccogliendo gli impulsi trasmessi in modalità wireless dall’esterno del corpo e convertendoli in lievi impulsi elettrici. Rogers e il suo team hanno impiantato i dispositivi in 25 ratti nei quali avevano tagliato il nervo sciatico a una delle zampe posteriori e stimolato le estremità nervose per 1 ora al giorno per un massimo di 6 giorni.
La stimolazione ha accelerato la guarigione dei nervi di circa il 50% rispetto agli animali che non hanno ricevuto alcuna stimolazione, secondo quanto riportato nel numero di ottobre di Nature Medicine. E non c’è stato bisogno di riaprire le ferite per rimuovere i gadget. I materiali si sono rotti e sono stati espulsi. “Dopo 21 giorni il dispositivo è completamente scomparso, e non sembra esserci alcun effetto negativo“, dice Rogers.
Un nuovo dispositivo per perdere peso
Mentre Xudong Wang, un esperto di bioelettronica presso l’Università del Wisconsin a Madison, sta sviluppando dispositivi wireless in miniatura che sfruttano una tecnologia sperimentata da altri per convertire il movimento del corpo in corrente elettrica. In uno studio riportato il 29 novembre su ACS Nano, un generatore di dimensioni del polpastrello è riuscito a trasmettere un flusso di piccoli impulsi elettrici alle ferite sulla pelle di alcuni topi, accellerando la guarigione. E alla riunione, Wang ha descritto generatori simili che imitano gli elettrodi impiantati già disponibili in commercio, pensati per aiutare i pazienti con obesità a perdere peso.
Questi dispositivi stimolano un ramo del nervo vago, che va dal colon e dallo stomaco al tronco cerebrale, aiutando a trasmettere segnali di pienezza dopo aver mangiato. I dispositivi disponibili sono delle dimensioni di un pacemaker e contengono batterie che spesso necessitano di sostituzione. Wang e i suoi colleghi volevano vedere se il loro dispositivo molto più piccolo, che non richiede batterie, potesse fare lo stesso lavoro.
Hanno impiantato il loro dispositivo sulla parete esterna dello stomaco di un topo, così i moti dell’organo durante il pasto avrebbero alimentato il generatore. All’incontro, Wang ha riferito che gli animali con il generatore mangiavano in tempi normali, ma meno degli animali di controllo. I ratti hanno perso il 38% del loro peso in 18 giorni, a quel punto il loro peso si è stabilizzato.