Un gruppo di ricerca di Zurigo ha sviluppato NPCbot, microrobot bioibridi che uniscono cellule progenitrici neurali (NPC) derivate da cellule pluripotenti indotte (iPS) a nanoparticelle magnetoelettriche progettate su due strati. Lo strato interno risponde ai campi magnetici e lo strato esterno converte quella risposta in impulsi elettrici, permettendo di stimolare le cellule senza elettrodi impiantati. Questo approccio rende la guida microrobotica più precisa e relativamente poco invasiva.
La produzione avviene in laboratori specializzati su una superficie di un centimetro quadrato: si pone un serbatoio al centro, si iniettano le nanoparticelle e si aspetta circa trenta minuti perché gli NPC e le particelle si leghino; ogni NPCbot è dell’ordine di sei micrometri. Per passare dagli esperimenti in vitro a quelli su animali il team utilizza sistemi lab-on-chip paralleli e deve ottenere centinaia di migliaia o diversi milioni di microrobot per studi su cellule e animali.
I ricercatori hanno testato gli NPCbot su larve di zebrafish e su topi con midollo completamente reciso. Nei pesci si è osservato un recupero del comportamento di nuoto già dopo tre giorni; nei topi, dopo 28 giorni, si sono viste riconnessioni nervose nel sito della lesione e miglioramenti significativi di andatura, lunghezza del passo, coordinazione e comportamento esplorativo. Il trattamento è stato ben tollerato senza evidenza di effetti avversi o reazioni immunitarie.
Le particelle si dissolvono in gran parte nel tessuto dopo la differenziazione delle progenitrici e sono rivestite con barium titanate per stabilità e bassa reattività; tuttavia sono necessari studi successivi per chiarire degradazione ed escrezione a lungo termine. Prima di trial umani bisogna ancora definire i campi magnetici ottimali, la durata della stimolazione e garantire una produzione riproducibile e scalabile. Il metodo potrebbe essere adattato ad altri ambiti, come cardiologia, oncologia e guarigione delle ferite, rendendo le terapie rigenerative più controllabili.
- Laboratorio: Multi-Scale Robotics Lab, ETH Zurich
- Ricercatori coinvolti: Salvador Pané i Vidal, Hao Ye
- Collaborazione sperimentale: studi su zebrafish e topi
Parole difficili
- bioibrido — microrobot che combinano cellule e materialibioibridi
- progenitrice — cellula che può dare altri tipi cellulariprogenitrici
- nanoparticella — particella molto piccola usata in medicinananoparticelle
- magnetoelettrico — che combina effetti magnetici ed elettricimagnetoelettriche
- pluripotente — cellula capace di diventare molti tessutipluripotenti
- degradazione — processo di rottura e smaltimento nel corpo
- scalabile — che può essere aumentato su larga scala
- riconnessione — nuova connessione tra fibre nervose danneggiatericonnessioni
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Domande di discussione
- Quali vantaggi e quali rischi prevedi nell'uso di microrobot bioibridi per curare lesioni del midollo? Motiva la tua risposta.
- Quali passi pratici e problemi tecnici servirebbero per ottenere una produzione riproducibile e scalabile di microrobot?
- Come potrebbe essere adattata questa tecnologia ad ambiti come cardiologia, oncologia o guarigione delle ferite? Spiega con esempi.
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