Robotica
Le soluzioni robotiche possono ripristinare funzioni corporee vitali per chi ne ha più bisogno
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Peristalsi – Una mobilità muscolare nascosta ma importante
Robotic help to alleviate mobility issues are on the rise, notably exoskeletons. For example, we discussed how it can help Parkinson’s disease patients, and could also give extra mobility to factory and warehouse workers, or even the military like with the Herowear suit developed with Vanderbuilt University.
Fonte: Herowear
Tuttavia, non tutti i movimenti importanti del corpo provengono dagli arti o dalla schiena. La peristalsi è il movimento ondulatorio degli organi interni come l’esofago (che collega la bocca allo stomaco) o l’intestino.
Questo tipo di movimento accelera il trasporto di fluidi e liquidi nel corpo. È una funzione vitale per la digestione e garantisce anche che il cibo ingerito vada nello stomaco invece che nei polmoni.
La peristalsi può essere compromessa da malattie, in particolare il cancro. Il trattamento abituale consiste nell’utilizzare un tubo metallico, che può causare ostruzioni e altri problemi potenzialmente letali.
I ricercatori della stessa Vanderbilt University di Nashville, USA, dove i loro colleghi hanno lavorato sugli esoscheletri, hanno creato un robot magnetico morbido che potrebbe imitare la peristalsi.
L’ascesa della robotica morbida
I robot sono ottimi nel manipolare attrezzature pesanti e nell’eseguire produzioni precise. Tuttavia, è molto più difficile combinarli con tessuti biologici morbidi e fragili.
Per questi motivi, i ricercatori stanno cercando modi per creare “robot morbidi”, utilizzando plastica, polimeri, fili metallici o altri componenti più flessibili.
Progettazioni più morbide dovrebbero consentire nuovi concetti, più ispirati alla natura, da utilizzare nella costruzione di un robot, come abbiamo discusso nel nostro articolo “How Robotics Can Take a Cue From Nature”.
Ma questi sistemi presentano ancora alcune limitazioni:
- Devono essere collegati a una fonte di energia.
- Spesso sono limitati a poche forme o movimenti predeterminati.
- Sono piuttosto pesanti.
Un’idea per eliminare queste limitazioni è utilizzare magneti al posto di parti metalliche rigide. Questo elimina la necessità di una fonte di energia esterna e offre maggiore flessibilità e diversità di forme e movimenti possibili. Ad esempio, abbiamo discusso in precedenza come i gel morbidi possano essere resi magnetici per alimentare tali robot.
Peristalsi robotica
I ricercatori della Vanderbilt University hanno utilizzato un sistema robotico magnetico flessibile per ricreare i movimenti ondulatori biologici della peristalsi.
Il movimento del “robot” avviene tramite magnetismo, comandato dall’esterno del corpo, un vantaggio aggiuntivo per questo sistema. In questo modo, non richiede un sistema di batteria interno dopo essere stato inserito nel corpo del paziente.
Un robot magnetico per la peristalsi può essere incorporato in uno stent esofageo, replicando il movimento di un esofago biologico.
La produzione di questo dispositivo ha richiesto numerosi passaggi e tentativi per trovare il metodo corretto. Tra le altre cose, è stato necessario il taglio laser del materiale, la magnetizzazione, l’assemblaggio su nastro di poliimmide, il rivestimento con idrogel e il legame allo stent di silicio (lo stesso può essere fatto anche con uno stent metallico).
Il design sperimentale ha funzionato bene e ha replicato i meccanismi della peristalsi.
Puoi vederlo in azione nel video qui sotto:
Miglioramenti futuri
Più piccolo per più applicazioni
Il foglio magnetico morbido utilizzato nel prototipo potrebbe essere più piccolo, magari impiegando tecniche di produzione come il micro‑stampaggio.
Ciò consentirebbe a questo design di adattarsi a parti più strette del corpo. Per esempio, potrebbe essere usato per aiutare il trasporto degli ovuli umani dalle ovaie quando la funzione muscolare delle tube di Falloppio è compromessa.
Lo stesso sistema potrebbe essere integrato in stent delle vie aeree per trasportare muco in eccesso.
Materiali
Il foglio magnetico morbido potrebbe avere micro‑pattern e rivestimenti che rendono più efficiente il trasporto di liquidi e solidi.
Il componente magnetico potrebbe anche essere migliorato in modo da poter utilizzare un campo magnetico più debole (anche se l’intensità magnetica usata nel prototipo è considerata molto sicura).
Azioni robotiche morbide o magnetiche
1. Stereotaxis
STXS Grafico dei prezzi
Stereotaxis è un leader nella telerobotica medica. Il suo sistema Genesis RMN (Robotic Magnetic Navigation) utilizza campi magnetici per guidare i cateteri nel corpo del paziente. È particolarmente impiegato nella chirurgia cardiaca e in altri trattamenti endovascolari.
È l’unico robot disponibile in questo settore, che si differenzia dalla chirurgia laparoscopica, dominata da Intuitive Surgical (ISRG ) (ISRG) e dai robot per chirurgia aperta come quelli di Stryker (SYK – robot Mako) e Medtronic (MDT – Mazor robotics). Abbiamo discusso di queste due aziende e altre nel nostro articolo “Top 5 Robotic Surgery Stocks”.
Questo metodo elimina la necessità di cateteri rigidi che dipendono dal controllo manuale e dalla forza dell’operatore, riducendo i rischi di eventi avversi per i pazienti.
Inoltre, il metodo tradizionale per l’implementazione dei cateteri richiede raggi X, che provocano esposizione alle radiazioni, soprattutto per il personale medico che esegue regolarmente la procedura. È un fenomeno ben noto che ciò può causare il cancro per medici e infermieri che praticano queste operazioni.
Fonte: Stereotaxis
La procedura manuale richiede anche molte competenze, che necessitano di costosi addestramenti, e avrà tassi di successo variabili a seconda dell’operatore e della sua esperienza.
In confronto ai metodi classici, la soluzione di Stereotaxis offre il 72% di complicazioni in meno e il 36% di esposizione alle radiazioni in meno.
L’azienda ha già distribuito il suo sistema in oltre 100 ospedali e ha trattato più di 100.000 pazienti.
Poiché Stereotaxis utilizza già la navigazione magnetica remota per le chirurgie, è logico che l’azienda si trovi in una posizione privilegiata per abbracciare l’emergere della robotica magnetica.
La sua reputazione per procedure più sicure del normale grazie all’uso della robotica magnetica potrebbe anche essere fondamentale per convincere i professionisti medici a fidarsi dell’azienda nell’implementare robotica mobile nella gola, nei sistemi riproduttivi o nelle vie aeree dei pazienti.
2. 3D Systems Corporation
DDD Grafico dei prezzi
Questo leader dell’industria della stampa 3D è entrato anche nella biostampa nel 2017 con una collaborazione di ricerca con United Therapeutics (UTHR ) (UTHR). Ha inoltre acquisito il produttore di bio‑inchiostro Allevia nel 2021. E ha annunciato una collaborazione con CollPlant Biotechnologies (CLGN) nel 2020 (CLGN ).
Questa acquisizione conferisce a 3D Systems (DDD ) un vantaggio nel campo della stampa di materiali biologici. Attualmente commercializza 3 modelli del suo bioprinter Allevi.
Fonte: 3D Systems
Essendo un produttore in crescita di dispositivi medici e protesi stampati in 3D e leader nella biostampa, possiamo immaginare che l’azienda possa essere interessata a trovare nuove applicazioni per robot magnetici controllati a distanza in ambito medico.
Quindi, se la robotica morbida diventerà un metodo per “riparare” la peristalsi, possiamo aspettarci che 3D Systems faccia parte di questa rivoluzione medica e aiuti a stampare in 3D le parti e gli strumenti pertinenti per queste nuove terapie.
(Abbiamo esplorato in profondità il campo della biostampa nel nostro articolo “Organs On Demand: Best 3D Bioprinting Stocks”).
