L’idea di impiantare all’interno del corpo umano dei sensori, per trasmettere in tempo reale informazioni riguardanti lo stato vitale e la concentrazione di sostanze o farmaci, ha sempre affascinato il mondo della medicina e della scienza.

I sensori attualmente in uso però, non possono rimanere nell’organismo a lungo. Anzi, devono essere sostituiti dopo pochi giorni o dopo qualche settimana, principalmente per due motivi: da un lato il rischio di rigetto da parte del corpo e dall’altro la perdita via via di efficienza del sensore.

Gli scienziati della Johannes Gutenberg University Mainz (JGU) coordinati da Carsten Sönnichsen sono riusciti a sviluppare un tipo di sensore innovativo in grado di poter “soggiornare” nell’organismo per diversi mesi: il Nanogold.

Questo sensore si basa su nanoparticelle d’oro a colore stabile che vengono modificate con ricettori per molecole specifiche. Tali nanoparticelle, incorporate in un tessuto polimerico artificiale, vengono impiantate sotto la pelle per poter monitorare il cambiamento nella concentrazione di un farmaco attraverso il cambiamento di colorazione.

Il sensore è come un tatuaggio invisibile, non più grande di un centesimo e più sottile di un millimetro, e potrà essere usato nello sviluppo di farmaci o nella ricerca clinica

Carsten Sönnichsen, Coordinatore della Ricerca

Le nanoparticelle d’oro fungono da piccole antenne per la luce: la assorbono e la disperdono aumentando la luminosità e, così, appaiono colorate. Per evitare che vengano poi degradate dalle cellule o che si muovano, vengono a loro volta inserite in un idrogel poroso con la consistenza simile ad un tessuto. Il risultato è una sorta di tatuaggio invisibile, che cambia colore soltanto per misurare alcuni parametri pre-definiti.

Test di laboratorio, hanno consentito di andare ad inserire Nanogold su cavie a cui sono state somministrate diverse tipologie di antibiotici. Le molecole del farmaco arrivano e si legano alla superficie del Nanogold andando ad indurre il cambiamento di colore, in base alla concentrazione del farmaco. Il sensore è rimasto in posizione ed operativo per diversi mesi, senza dover essere sostituito.

Per approfondire
Kaefer, K., Krüger, K., Schlapp, F., Uzun, H., Celiksoy, S., Flietel, B., Heimann, A., Schroeder, T., Kempski, O., Sönnichsen, C. (2021), Implantable Sensors Based on Gold Nanoparticles for Continuous Long-Term Concentration Monitoring in the Body, Nano Letters, 2021 21 (7), 3325-3330 DOI: 10.1021/acs.nanolett.1c00887

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Micro-robot, delle dimensioni di un centimetro, caratterizzati da velocità e agilità, in grado di piegarsi anche di 90° e più!

Lo studio, realizzato da Evgueni Filipov dell’Università del Michigan, cui hanno partecipato anche Kenn Oldham, docente di ingegneria meccanica all’Università di California, il PhD Student Yi Zhu e l’assistente di ricerca Mayur Birla, e sostenuto dalla Defense Advanced Research Projects Agency, trae ispirazione dall’arte dell’Origami.

Proprio come l’antica arte giapponese di ripiegare la carta, il micro-robot riesce a piegarsi, eseguendo pieghe più o meno ampie, anche per 80 volte in un solo secondo.

Esistono già dei micro-robot, basati su funzionalità simili: questi pre-esistenti però, necessitano di uno stimolo esterno per muoversi e piegarsi. Ed è proprio qui che l’Origami MicRobots innovano: utilizzano uno strato d’oro e uno di polimeri che fungono in qualche modo da “attuatori di bordo”. Senza nessuno stimolo esterno, né un controllo via cavo riesce ad attivare il movimento (e la piegatura) per mezzo del calore. La corrente passa attraverso lo stato d’oro, innalzando la temperatura, surriscaldando il sistema sino a che il Robot si piega e ripiega.

Questo consente ai MicRobot di funzionare in modo elastico e plastico, muovendosi agilmente e riuscendo poi a recuperare la loro forma originale.

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