L'impianto robotico morbido abilitato all'intelligenza artificiale monitora la cicatrice

La ricerca dell'Università di Galway e del MIT apre la strada a un dispositivo intelligente che rileva l'ambiente e si adatta a rilasciare i farmaci secondo necessità, nonostante il tessuto cicatriziale circostante

Università di Galway

immagine: il professor Garry Duffy e la dottoressa Rachel Beatty mostrano l'impianto robotico morbido sviluppato dall'Università di Galway e dal MITvedere di più

Credito: Martina Regan

I gruppi di ricerca dell’Università di Galway e del Massachusetts Institute of Technology (MIT) hanno dettagliato una svolta nella tecnologia dei dispositivi medici che potrebbe portare a trattamenti intelligenti, duraturi e su misura per i pazienti grazie alla robotica morbida e all’intelligenza artificiale.

Il partenariato transatlantico ha creato un dispositivo impiantabile intelligente in grado di somministrare un farmaco – rilevando anche quando inizia a essere rifiutato – e utilizzare l’intelligenza artificiale per modificare la forma del dispositivo per mantenere il dosaggio del farmaco e contemporaneamente bypassare l’accumulo di tessuto cicatriziale.

Lo studio è stato pubblicato sulla rivista Science Robotics.

Le tecnologie dei dispositivi medici impiantabili promettono di sbloccare interventi terapeutici avanzati nel settore sanitario, come il rilascio di insulina per trattare il diabete, ma uno dei problemi principali che frena tali dispositivi è la reazione del paziente a un corpo estraneo.

La dottoressa Rachel Beatty, dell'Università di Galway e co-autrice principale dello studio, ha spiegato: “La tecnologia che abbiamo sviluppato, utilizzando la robotica morbida, aumenta il potenziale dei dispositivi impiantabili nel corpo di un paziente per periodi prolungati, fornendo un'azione terapeutica di lunga durata. Immaginate un impianto terapeutico in grado anche di percepire l’ambiente circostante e di rispondere secondo necessità utilizzando l’intelligenza artificiale: questo approccio potrebbe generare cambiamenti rivoluzionari nella somministrazione di farmaci impiantabili per una serie di malattie croniche”.

Il gruppo di ricerca dell’Università di Galway-MIT ha originariamente sviluppato dispositivi flessibili di prima generazione, noti come impianti robotici morbidi, per migliorare la somministrazione dei farmaci e ridurre la fibrosi. Nonostante questo successo, il team considera la tecnologia valida per tutti, in quanto non tiene conto del modo in cui i singoli pazienti reagiscono e rispondono in modo diverso, o della natura progressiva della fibrosi, dove il tessuto cicatriziale si accumula attorno al dispositivo, incapsulandolo. , impedendone e bloccandone lo scopo, costringendolo infine a fallire.

L'ultima ricerca, pubblicata oggi su Science Robotics, dimostra come abbiano avanzato in modo significativo la tecnologia, utilizzando l'intelligenza artificiale, rendendola reattiva all'ambiente dell'impianto con il potenziale per durare più a lungo difendendosi dall'impulso naturale del corpo di respingere un corpo estraneo.

Il dottor Beatty ha aggiunto:"Volevo adattare la somministrazione del farmaco ai singoli individui, ma prima dovevo creare un metodo per rilevare la risposta del corpo estraneo."

Il team di ricerca ha implementato una tecnica emergente per aiutare a ridurre la formazione di tessuto cicatriziale nota come meccanoterapia, in cui impianti robotici morbidi eseguono movimenti regolari nel corpo, come gonfiarsi e sgonfiarsi. I movimenti temporizzati, ripetitivi o variati aiutano a prevenire la formazione di tessuto cicatriziale.

La chiave della tecnologia avanzata del dispositivo impiantabile è una membrana porosa conduttiva in grado di rilevare quando i pori sono ostruiti dal tessuto cicatrizzato. Rileva i blocchi poiché le cellule e i materiali prodotti dalle cellule bloccano i segnali elettrici che viaggiano attraverso la membrana.

I ricercatori hanno misurato l’impedenza elettrica e la formazione di tessuto cicatrizzato sulla membrana trovando una correlazione. È stato inoltre sviluppato e utilizzato un algoritmo di apprendimento automatico per prevedere il numero e la forza delle attuazioni necessari per ottenere un dosaggio del farmaco coerente, indipendentemente dal livello di fibrosi presente. Utilizzando simulazioni al computer, i ricercatori hanno anche esplorato il potenziale del dispositivo di rilasciare farmaci nel tempo con una capsula fibrotica circostante di diverso spessore.

La ricerca ha dimostrato che modificando la forza e il numero di volte in cui il dispositivo è stato costretto a muoversi o a cambiare forma, ha permesso al dispositivo di rilasciare più farmaco, aiutando a bypassare l’accumulo di tessuto cicatriziale.