Uno degli obiettivi dell’ingegneria biomedica è quello di rendere meno invasivo ogni tipo di intervento medico/ chirurgico. A questo scopo è nato l’ago magnetico, che avrà il compito di essere introdotto senza fili nell’organismo con un incisione paragonabile alla puntura con uno spillo e diventare strumento per eseguire biopsie, ferite da sutura e persino somministrare chemioterapia contro il cancro direttamente ai tumori.
La nuova tecnologia, sviluppata dai tecnici della Johns Hopkins Whiting School of Engineering, sarà controllata da forze magnetiche applicate esternamente, senza fili guida o mani umane o robotiche: l’ago magnetico promette un futuro di chirurgia più precisa, più sicura e molto meno invasiva.
I risultati dello studio sono stati pubblicati sulla rivista scientifica Advanced Intelligent Systems.
Ago magnetico: ecco come funziona
“Questi strumenti estremamente piccoli hanno il potenziale per rivoluzionare la medicina, ma come sa chiunque abbia giocato con i magneti, le dimensioni sono importanti“, ha affermato Axel Krieger, assistente professore di ingegneria meccanica presso la Johns Hopkins Whiting School of Engineering.
“Più piccolo è lo strumento chirurgico, meno invasivo è l’intervento chirurgico, ma anche più debole è la risposta del dispositivo alla forza magnetica. Una delle maggiori sfide che dobbiamo affrontare è come garantire che questi mini-strumenti possano essere spostati con una forza sufficiente per penetrare nei tessuti e fare il lavoro che sono lì per fare”, ha continuato Krieger.
Krieger, insieme ad una squadra di ingegneri della Johns Hopkins Engineering, dell’Università del Maryland e del Dartmouth-Hitchcock Medical Center, ha una soluzione: un ago magnetico chirurgico dotato di piccoli magneti appunto all’interno che nel momento in cui vengono stimolati dalle forze applicate esternamente, scivolano da un’estremità del ago a un altro, picchiettando contro una piastra rigida e fornendo ampia forza per penetrare nei tessuti. Chiamano il loro dispositivo “Pulse Actuated Collisions for Tissue-penetrating Needle” o MPACT-Needle.
Lo studio degli esperti della Jhon Hopkins descrive la prima dimostrazione in assoluto su quanto gli aghi magnetici non collegati possano essere abbastanza potenti da eseguire un intervento chirurgico. Per i loro esperimenti, Krieger e i suoi collaboratori hanno collegato un sottile filo di materiale di sutura all’ago, utilizzando un joystick collegato a un computer per fornire comandi che hanno consentito all’ago MPACT di eseguire la sutura chirurgica su una cornea di un coniglio.
“Abbiamo dimostrato che questi minuscoli aghi magnetici possono avere forze sufficientemente forti per eseguire interventi chirurgici delicati con invasività limitata“, ha affermato il leader dello studio Onder Erin, un borsista post-dottorato in ingegneria meccanica presso la Johns Hopkins. “Posso immaginare un momento in cui il nostro dispositivo verrà utilizzato anche per eseguire biopsie e persino somministrare terapie e chemioterapia direttamente ai tumori”.
La bioingegneria medica sta concentrando diversi suoi studi nella lotta contro il cancro. Ad oggi gli approcci includono la reingegnerizzazione dei microambienti tumorali per rimuovere i segnali di promozione del tumore, il miglioramento della somministrazione di farmaci, la promozione delle risposte immunitarie antitumorali e lo sviluppo di terapie cellulari di nuova generazione. L’ago magnetico sarebbe particolarmente adatto per somministrare le terapie farmacologiche direttamente all’interno del tumore.
A questo proposito, gli obiettivi della bioingegneria per terapie antitumorali mirate sono: fornire una dose elevata di un farmaco antitumorale direttamente al tumore?aumentare l’assorbimento del farmaco da parte delle cellule maligne; ridurre al minimo l’assorbimento del farmaco da parte delle cellule sane.
Con oltre 20 centri e istituti di ricerca e grazie a solide partnership tra comunità, università e industria, Hopkins Engineering è una forza trainante nel futuro della tecnologia, dell’assistenza sanitaria e dell’istruzione ingegneristica. JHU prepara ingegneri da oltre 100 anni, con programmi di studio e strutture sono in continua evoluzione per soddisfare le esigenze di un mondo in evoluzione.
Questa ricerca è stata supportata dalla National Science Foundation e dal National Eye Institute del National Institutes of Health e dal National Institute of Biomedical Imaging and Bioengineering.
