Le innovazioni scientifico-tecnologiche al servizio della medicina per migliorare la qualità della vita delle persone

Dalla robotica alla stampa 3D, dalla biologia sintetica alla realtà virtuale, dall’ingegneria biomedica alle nanotecnologie: l’evoluzione della medicina è, e sarà, strettamente legata alle tecnologie all’avanguardia. La combinazione di discipline quali anatomia, biologia molecolare, chimica, ingegneria, meccanica, elettronica (e non solo) permetterà di fare un ulteriore passo avanti. Parliamo di dispositivi medici in grado di migliorare la qualità della vita dei pazienti, di rendere meno invasive le pratiche chirurgiche, di aumentare l’aderenza alle terapie, di semplificare alcune procedure complesse e di facilitare la diagnosi.

Facendo un immaginario salto indietro a fine ‘800, con l’introduzione dell’elettricità e dei raggi X inizia l’era della diagnostica per immagini, fino ad allora sconosciuta. Negli anni ’30 del Novecento viene inventata la tomografia e, 50 anni più tardi, questa tecnica incontra l’informatica e dà origine alla tomografia assiale computerizzata (TAC). Negli ultimi decenni si sono aggiunte la risonanza magnetica nucleare (RMN), la tomografia a emissione di positroni (PET), la tomografia a emissione di fotone singolo (SPECT). Oggi l’intelligenza artificiale è in grado di fornire una prima diagnosi “guardando” una di queste immagini. Questo è solo un esempio. La velocità con cui la tecnologia sta rivoluzionando la medicina è sempre maggiore e la tecnologia è la forza trainante di questo processo.

Sono stati creati dei mini-organi per la sperimentazione diretta sulle cellule umane, si stanno studiando gli xenotrapianti, i robot hanno già trovato il loro posto in chirurgia e stanno evolvendo ancora, la stampa 3D utilizza tessuti biocompatibili per essere applicata in medicina, i dispositivi si fanno più piccoli e precisi, migliorando la chirurgia e la riabilitazione. Il progresso scientifico-tecnologico ha il piede sull’acceleratore e rende fattibili procedimenti che fino a qualche anno fa sembravano impossibili. Scienza e tecnica devono essere strumento dell’uomo, un aiuto e un supporto, senza però rischiare di sostituire le sue competenze uniche, come ad esempio quelle socio-emozionali. L’obiettivo è utilizzarle al meglio delle nostre capacità, per trarne il maggior numero di benefici.

vescica, tumore, nanorobot

Sono alimentati ad urea e raggiungono autonomamente tutte le parti della vescica. In uno studio preclinico, una singola dose ha ridotto le dimensioni del tumore del 90% nei topi

Karel Čapek, scrittore praghese, coniò il termine “robot” nel 1920, in uno dei suoi drammi, per indicare umanoidi che svolgevano il lavoro al posto degli operai e infine si ribellavano al loro padrone. Da quella prima apparizione, i robot sono sbarcati in migliaia di opere di fantascienza e sono ormai onnipresenti nella vita reale. Di recente hanno fatto il loro debutto anche nei laboratori di ricerca per il rilascio mirato dei farmaci: non hanno sembianze umane come i robot dell’immaginario fantascientifico, ma quelle di minuscole particelle auto-propellenti in grado di navigare autonomamente nel corpo umano. Un team di ricerca di Barcellona ha condotto uno studio preclinico utilizzando nanorobot alimentati da urea per colpire il tumore alla vescica, i risultati sono stati pubblicati su Nature Nanotechnology.

insulina, diabete, impianto cutaneo

Un nuovo dispositivo permette l’impianto di cellule produttrici di insulina sotto la pelle senza scatenare una reazione immunitaria. Potrebbe rivoluzionare la gestione del diabete

Tutti i giorni per tutta la vita: il paziente affetto da diabete di tipo 1 non può mai sospendere la terapia insulinica. L’iniezione quotidiana di questo ormone, che il corpo non riesce a produrre da solo, è una questione di vita o di morte. Un’innovazione in questo campo arriva da un nuovo impianto sottocutaneo sviluppato dalle università di Cornell, Ithaca (Stati Uniti) e di Alberta, Edmonton (Canada), una promettente alternativa alle iniezioni giornaliere, ma anche ai trapianti o terapie cellulari che richiedono la somministrazione a vita di immunosoppressori. Il nuovo dispositivo, invece, funziona senza la necessità di ricorrere all’immunosoppressione e potrebbe rivoluzionare la gestione del diabete e semplificare la vita di chi lotta con questa malattia cronica. I risultati sono stati pubblicati su Nature Biomedical Engineering.

anthrobots, rigenerazione

Minuscoli “biobot” creati a partire da cellule della trachea umana sono in grado di muoversi su una superficie piana e riparare le zone danneggiate in colture di neuroni

Rigenerazione e guarigione dei tessuti sono due temi di grande interesse nel mondo della ricerca biomedica e le strade per raggiungere l’obiettivo sono le più disparate: gli anthrobot sono una di queste. Questi robot biologici dalle dimensioni che vanno dal diametro di un capello a quello della punta di una matita, sono stati creati per essere auto-assemblanti e hanno dimostrato di avere un effetto terapeutico sulle cellule nervose cresciute in una piastra in laboratorio. I risultati dello studio, recentemente pubblicato su Advanced Science, potrebbero un giorno portare allo sviluppo di "biobot" terapeutici in grado di pattugliare l’organismo per riparare le lesioni, consegnare farmaci, rimuovere le placche aterosclerotiche o altre applicazioni ancora.

cervello, human brain project

Il 2023 segna la chiusura del Human Brain Project e l’inizio di una nuova fase del Brain 2.0. Due progetti che negli ultimi 10 anni hanno cambiato radicalmente il mondo delle neuroscienze 

Nel 2013, dieci anni dopo la conclusione di un’impresa scientifica titanica come fu il Progetto Genoma Umano, una nuova sfida globale era stata lanciata da Stati Uniti e Unione Europea per gettare luce sui misteri dell’organo più complesso e importante del nostro corpo. Lo Human Brain Project, finanziato dalla Commissione Europea, si è concluso a settembre di quest’anno, dopo aver fatto praticamente da pioniere nell’uso di tecnologie digitali per le neuroscienze. Il 2013 è stato anche l’anno di partenza dell’iniziativa BRAIN (Brain Research Through Advancing Innovative Neurotechnologies) coordinata dal National Institute of Health (NIH) negli Stati Uniti, di cui l’anno scorso è stata annunciata una nuova entusiasmante fase.

Vasi sanguigni

Annunciati i risultati di uno studio clinico di Fase II/III sull’uso di vasi acellulari universalmente accessibili per riparare lesioni vascolari traumatiche 

Nel 2013, il primo vaso sanguigno coltivato in laboratorio è stato impiantato con successo in un paziente. Dopo 10 anni da quel pionieristico risultato, Humacyte, azienda statunitense all'avanguardia nello sviluppo di tessuti umani bioingegnerizzati, ha raggiunto un altro importante traguardo: a settembre sono stati diffusi i risultati positivi ottenuti in uno studio clinico di Fase II/III condotto tra Stati Uniti e Israele, in cui pazienti con lesioni vascolari gravi hanno ricevuto l’impianto di vasi sanguigni acellulari noti come HAV (Human Acellular Vessels). Un’opzione universalmente accessibile, disponibile “off-the-shelf” e resistente alle infezioni, che promette ulteriori avanzamenti anche nella chirurgia cardiaca e nel trapianto di isole pancreatiche per i pazienti con diabete di tipo I.

occhio bionico

I sistemi di visione neuromorfici aprono prospettive avanzate nella visione artificiale: dall’occhio bionico in grado di emulare la visione cerebrale ai veicoli a guida autonoma

E se nel futuro le macchine potessero vedere e comprendere il mondo come lo facciamo noi? I veicoli a guida autonoma potrebbero vedere la strada come un guidatore esperto e i robot interagire con oggetti e persone in maniera più efficace. Un futuro che potrebbe non essere così lontano, grazie ai sistemi di visione neuromorfici, che imitano il modo in cui il cervello processa le informazioni visive. I ricercatori della RMIT University di Melbourne (Australia) hanno realizzato un nuovo microscopico sensore, che vede e memorizza le esperienze visive esattamente come un occhio umano, la ricerca è stata pubblicata su Advanced Functional Materials. È solo il primo passo verso la costruzione di occhi bionici di nuova generazione per ripristinare la vista nelle persone affette da gravi malattie degenerative della retina, ne parliamo in occasione della Giornata Mondiale della vista che quest’anno cade il 12 ottobre.  

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