Un’equipe di ricercatori dell’Università di Oxford e Devanthro GmbH ha modificato una spalla robotica per permetterle di possedere un meccanismo di allungamento utile a far crescere tessuto tendineo umano. Nel loro studio, il team di esperti parla della modifica della spalla del robot e il suo utilizzo come bioreattore per far crescere il tessuto tendineo umano.
I risultati della ricerca sono stati pubblicati sulla rivista dedicata Communications Engineering.
Spalla robotica: ecco come sviluppa il tessuto tendineo
Negli ultimi decenni, gli scienziati hanno analizzato attentamente la possibilità di sfruttare le cellule di fibroblasti per far crescere tessuto umano in grado di sostituire il tessuto perso o danneggiato nei pazienti umani. Per questa ragione, i ricercatori hanno coltivato organi, pelle, cartilagine e persino una trachea. Ma tutte queste ricerche sono ancora nella loro fase embrionale.
Un’area di ricerca che si è rivelata particolarmente impegnativa è la crescita del tessuto tendineo. I tessuti precedentemente ingegnerizzati non hanno l’elasticità richiesta utili all’uso in un paziente umano. Sono stati fatti tentativi per aumentare l’elasticità costruendo dispositivi che allungano e piegano il tessuto mentre cresce.
Sfortunatamente, questi tentativi non hanno prodotto tessuto che possa piegarsi, torcersi e allungarsi nella misura in cui può farlo il tessuto reale. In questa nuova ricerca, gli scienziati si sono serviti di un nuovo approccio. Invece di coltivare tessuto tendineo in contenitori con dispositivi che lo tirano, il team di esperti lo ha coltivato in un modo più simile a quello umano, su un’articolazione fabbricata per imitare una spalla umana, ovvero una spalla robotica.
Per poter sviluppare la loro ricerca, gli scienziati dell’Università di Oxford hanno modificatoun robot open source sviluppato dagli ingegneri di Devanthro equipaggiandolo con una spalla robotica per consentire l’aggiunta di un bioreattore e un mezzo per attaccare il nuovo tessuto mentre cresceva. Una volta che il bioreattore e i filamenti simili a capelli sono stati posizionati sulla spalla robotic , il team ha inondato le aree pertinenti con sostanze nutritive per stimolarne la crescita.
Le cellule sono state quindi lasciate crescere per un periodo di due settimane, durante le quali la spalla robotica è stata attivata per 30 minuti ogni giorno, piegandosi, tirando e contorcendosi, simulando i movimenti di un comune essere umano.
Alla fine del periodo di crescita, i ricercatori hanno studiato il tessuto risultante e hanno scoperto che era diverso dal tessuto cresciuto in un ambiente statico, ma non sono ancora in grado di stabilire se il tessuto rappresenta un miglioramento rispetto ad altri metodi. È necessario più lavoro per determinare se il tessuto appena cresciuto potrebbe essere abbastanza vicino a quello di un essere umano.
La robotica applicata alla medicina sta facendo passi da gigante. I primi robot sono nati negli anni ’80 e venivano principalmente utilizzati nell’assistenza chirurgica tramite le tecnologie del braccio robotico. Nel corso degli anni, la visione artificiale e l’analisi dei dati abilitate all’intelligenza artificiale (AI) hanno trasformato i robot medici, espandendo le loro capacità in molte altre aree dell’assistenza sanitaria, come è successo con la spalla robotica utilizzata per sviluppare il tessuto tendineo.
I robot infatti, oggi sono sfruttati non solo in sala operatoria, ma anche in ambito clinico per supportare gli operatori sanitari e migliorare l’assistenza ai pazienti. Ad esempio, ospedali e cliniche stanno implementando robot per una gamma molto più ampia di attività per aiutare a ridurre l’esposizione agli agenti patogeni durante la pandemia di COVID-19. In questo caso si è trattato di veri e propri assistenti robot in corsia.
L’uso della robotica e dell’automazione si estende anche ai laboratori di ricerca dove le macchine robotiche vengono impiegate per automatizzare attività manuali, ripetitive e ad alto volume in modo che tecnici e scienziati possano concentrare la loro attenzione su attività più strategiche che velocizzino le scoperte.
L’uso della robotica in campo medico consente un elevato livello di assistenza ai pazienti, processi efficienti in ambito clinico e un ambiente sicuro per i pazienti e gli operatori sanitari. Non solo, abbiamo visto nel caso della spalla robotica, come siano fondamentali anche per la ricerca medica.
Il campo della robotica chirurgica si sta evolvendo per fare un uso maggiore dell’IA. L’intelligenza artificiale consente ai robot chirurgici di differenziare i tipi di tessuto all’interno del loro campo visivo. Ad esempio, i robot chirurgici ora hanno la capacità di aiutare i chirurghi a evitare nervi e muscoli durante le procedure.
La visione artificiale 3D ad alta definizione può fornire ai chirurghi informazioni dettagliate e prestazioni migliorate durante le procedure. Alla fine, i robot saranno in grado di eseguire piccole sottoprocedure, come la sutura o altri compiti definiti, sotto lo sguardo vigile del chirurgo.
La robotica svolge anche un ruolo chiave nella formazione del chirurgo. Le piattaforme di simulazione utilizzano l’intelligenza artificiale e la realtà virtuale per fornire formazione sulla robotica chirurgica. All’interno dell’ambiente virtuale, i chirurghi possono esercitarsi nelle procedure e affinare le abilità utilizzando i controlli robotici.
