Innovazioni tecnologiche biomediche

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.

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impianto neurale, Connexus

Si chiama Connexus ed è composto da un piccolissimo disco metallico da cui partono elettrodi miniaturizzati. Il dispositivo è destinato a persone con gravi disabilità motorie

La società di neurotecnologia Paradromics con sede in Texas ha ricevuto l’approvazione della Food and Drug Administration (FDA) statunitense per testare Connexus: un impianto cerebrale volto a ripristinare la facoltà di parlare nelle persone che non possono più farlo a causa di gravi disabilità motorie. Il via libera è arrivato lo scorso novembre e autorizza ufficialmente il primo studio clinico sull’essere umano del dispositivo, che dovrà dimostrarsi sicuro a lungo termine e capace di catturare e decodificare specifici stimoli cerebrali, traducendoli in testo o in una voce digitale, consentendo anche alle persone paralizzate di comunicare.

microrobot magnetici, farmaci

Una ricerca pubblicata su Science descrive una tecnologia emergente, basata su minuscoli robot guidati magneticamente, per raggiungere bersagli farmacologici con elevata precisione

Per quanto possano essere avanzate, le terapie sistemiche si accompagnano spesso a effetti collaterali indesiderati e a un’efficacia ridotta verso il bersaglio. Da qui la spinta a sviluppare trattamenti mirati, capaci di aumentare la concentrazione di farmaco direttamente nel sito “malato”, senza disperderlo negli altri distretti corporei. Si inserisce in questo contesto lo studio  pubblicato a metà novembre su Science, di un team internazionale di ricercatori che ha messo a punto una strategia di trasporto e rilascio di farmaci basata su microrobot magnetici. Pilotati dall’esterno del corpo, i piccoli dispositivi possono navigare nell’intricato labirinto degli spazi tra i tessuti e lungo i vasi e recapitare il proprio “carico” con estrema precisione.

microchip, retina

Molto promettenti i risultati di uno studio clinico, a cui ha partecipato anche l’Italia, condotto per valutare l’utilizzo di un dispositivo miniaturizzato per la degenerazione maculare legata all’età 

L’occhio è un organo sensoriale composto da tessuti predisposti a funzioni differenti ma il nucleo della visione è composto dai coni e dai bastoncelli, le strutture che convertono il segnale luminoso in un impulso elettrico da trasmettere, attraverso il nervo ottico, al cervello: in questo modo nascono le immagini di quel che vediamo. Perciò, quando questo meccanismo è danneggiato - da una malattia o da una lesione traumatica - le conseguenze possono essere irreversibili. Per la degenerazione maculare legata all’età non esistono attualmente soluzioni efficaci per ripristinare la vista perduta. La novità arriva da un recente articolo pubblicato sulla rivista New England Journal of Medicine che illustra le potenzialità di un microchip sperimentale da impiantare sotto la retina, in maniera tale da sostituire i recettori danneggiati e trasmettere così l’impulso elettrico alle cellule del nervo ottico.

malattie mitocondriali, donazione mitocondri

I risultati clinici sono stati ottenuti in UK grazie al trasferimento pronucleare, un passo decisivo nella prevenzione delle malattie mitocondriali. In Italia il dibattito è invece ancora aperto

Nel Regno Unito sono nati otto bambini sani grazie alla donazione mitocondriale, una tecnica di fecondazione in vitro che permette alle donne portatrici di gravi mutazioni del DNA mitocondriale di avere figli senza trasmettere la malattia. A documentarlo sono due pubblicazioni dell’Università di Newcastle sul New England Journal of Medicine (qui e qui), primo passo concreto nella valutazione clinica di questa strategia riproduttiva. La procedura, nota come trasferimento dei pronuclei, prevede il trapianto del nucleo dell’ovocita materno in un ovocita sano donato, da cui è stato rimosso il nucleo originario. I dati clinici britannici indicano un buon profilo di sicurezza e di efficacia, con lo sviluppo regolare dei bambini. In Italia la tecnica non è ancora consentita, ma un disegno di legge presentato al Senato nel 2023 potrebbe aprire alla sperimentazione controllata, seguendo il modello britannico. Ne parliamo in occasione della Settimana della Sensibilizzazione Mondiale sulle Malattie Mitocondriali, che quest’anno si svolge dal 15 al 21 settembre 2025 e il cui tema è: "Decodificare il puzzle mitocondriale - Colmare il divario tra scienza e sintomi".

cervello, barriera ematoencefalica, farmaci

La ricerca scientifica sta finalmente aprendo la strada per portare farmaci nel cervello, superando un ostacolo ritenuto per decenni quasi invalicabile: la barriera emato-encefalica

Daiza Gordon ha vissuto sulla sua pelle la brutalità di una rara malattia genetica: la sindrome di Hunter (o mucopolisaccaridosi di tipo II). Ha perso i suoi due fratelli durante l’adolescenza e ha scoperto poi che anche i suoi tre figli maschi ne sono affetti. Oggi, grazie a una terapia sperimentale, i suoi bambini stanno sorprendendo anche i medici. Due di loro hanno mostrato miglioramenti fisici e cognitivi, mentre il più piccolo, trattato fin dalla tenera età, non mostra segni della malattia. La sua storia è stata raccontata da Allison Abbott su Nature News e questa speranza è merito di una tecnologia rivoluzionaria: le “navette molecolari”, o brain shuttles, capaci di trasportare farmaci nel cervello superando la sua barriera protettiva. In questo caso un sostituto dell’enzima mancante: l’iduronato-2-solfatasi (IDS).

pet, paracetamolo, batteri

Un recente studio ha messo in evidenza come un microrganismo ingegnerizzato sia in grado di metabolizzare la plastica per produrre uno dei più comuni antidolorifici e antipiretici al mondo

In un laboratorio scozzese, dei ricercatori hanno trovato un modo per trasformare un nemico per l’ambiente e per la salute in un alleato della medicina. Il team dell’Università di Edimburgo coordinato da Stephen Wallace, infatti, ha ingegnosamente sfruttato un batterio comune - l’Escherichia coli - per produrre paracetamolo partendo da rifiuti plastici. Questo risultato è stato ottenuto grazie a una reazione chimica “non naturale” chiamata riarrangiamento di Lossen, resa compatibile con la vita cellulare. È una scoperta che intreccia chimica organica, ingegneria genetica e una buona dose di creatività nella lotta alla crisi ambientale e nella ricerca di una chimica farmaceutica più sostenibile. Lo studio è stato pubblicato a fine giugno su Nature Chemistry.

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