Un nuovo passo verso pacemaker biodegradabili e efficienti

Roma – Controllare la degradazione di pacemaker ed altri dispositivi medici biodegradabili per far sì che compiano il loro dovere e a fine vita vengano assorbiti dal copro. E’ questo l’obiettivo di uno studio guidato dalla Penn State i cui risultati sono stati pubblicati su “Advanced Functional Materials”. L’elettronica biodegradabile consente ai dispositivi medici, come sistemi di somministrazione di farmaci, pacemaker o impianti neurali, di degradarsi in modo sicuro in materiali che vengono assorbiti dal corpo quando non sono più necessari. Ma se i dispositivi si degradano troppo rapidamente, non possono raggiungere il loro scopo. Ora, i ricercatori hanno sviluppato la capacità di controllare la velocità di dissoluzione di questa elettronica biodegradabile sperimentando con elementi dissolvibili, come riempitivi inorganici e polimeri, che incapsulano il dispositivo. Il team di studio è stato guidato da  Huanyu “Larry” Cheng , professore associato di ingegneria e meccanica presso la Penn State. “L’elettronica biodegradabile consente ai pazienti di sottoporsi a un intervento chirurgico anziché a due, poiché non devono sottoporsi a una seconda operazione per rimuovere l’impianto una volta che è in posizione, ma abbiamo comunque bisogno che il dispositivo duri abbastanza a lungo da raggiungere il suo scopo medico”, ha affermato Ankan Dutta, co-primo autore dell’articolo, studente di dottorato in ingegneria e meccanica e membro del Cross Disciplinary Neural Engineering Training Program presso la Penn State. “In questo lavoro, abbiamo sviluppato una strategia di incapsulamento che consente a un dispositivo di rimanere nel corpo senza degradarsi per oltre 40 giorni, mantenendo al contempo le sue proprietà meccaniche, il che supera i risultati ottenuti in precedenza”. Incapsulare un dispositivo biodegradabile utilizzando riempitivi a base di ossido di zinco o biossido di silicio consente al dispositivo di decomporsi più lentamente e quindi di funzionare per periodi di tempo più lunghi, ha spiegato Dutta. Dutta ha utilizzato un software di modellazione per determinare come l’uso di materiali e design diversi influisse sull’inizio della degradazione dell’impianto elettronico nel corpo. Lui e il team hanno scoperto che rivestire il dispositivo con scaglie di biossido di silicio funzionava meglio per controllare il tasso di degradazione. Attraverso la modellazione, Dutta ha anche determinato come il rapporto tra larghezza e spessore dell’incapsulamento, o rapporto di aspetto, giocasse un ruolo nel prevedere l’inizio della degradazione del dispositivo. “A basso costo, possiamo regolare con precisione la velocità di degradazione di un dispositivo in base al rapporto di aspetto, ai tipi di materiali utilizzati e al numero di riempitivi utilizzati”, ha affermato Dutta. “Stiamo realizzando quella che chiamiamo ‘elettronica transitoria su richiesta’, in cui controlliamo passivamente la velocità di degradazione di un impianto all’interno di un corpo in base ai suoi materiali”. I collaboratori della Korea University (KU), guidati dall’autore corrispondente Suk-Won Hwang, professore associato presso la Graduate School of Converging Science & Technology del KU-Korea Institute for Science and Technology (KIST), hanno utilizzato le simulazioni di Dutta per realizzare un prototipo di impianto biodegradabile. “Un approccio di incapsulamento biodegradabile ad alta efficienza può aumentare significativamente la durata funzionale dei dispositivi elettronici, che consistono in una matrice polimerica biodegradabile e un riempitivo organico biodegradabile, per creare una soluzione composita dispersa”, ha affermato Hwang. “La soluzione composita è stata colata in una pellicola, consentendo una produzione su larga scala senza trattamenti aggiuntivi, migliorandone l’applicabilità pratica”. (30science.com)