PISA – Una collaborazione tra diversi istituti di ricerca italiani ha portato allo sviluppo di una nuova interfaccia neurale pensata per collegare il sistema nervoso dei pazienti con amputazione alle protesi artificiali. Lo studio, i cui risultati sono stati pubblicati sulla rivista scientifica Bioactive Materials, è stato condotto dalla Scuola Superiore Sant’Anna di Pisa, dal Centro Protesi Inail, dall’Istituto Ortopedico Rizzoli e dall’Istituto Italiano di Tecnologia (Iit).
Il progetto si basa sulla creazione in laboratorio di un neo-muscolo, ottenuto unendo mioblasti, ovvero cellule staminali precursori del tessuto muscolare, e specifici biomateriali. Questo costrutto biologico è stato poi collegato chirurgicamente a un nervo periferico su un modello preclinico di danno neurale, instaurando così una connessione funzionale diretta tra il tessuto nervoso e quello muscolare.
Per favorire la maturazione del tessuto e la sua integrazione con il nervo, i ricercatori hanno inserito nel muscolo ingegnerizzato delle particelle piezoelettriche, materiali in grado di produrre segnali elettrici quando vengono sottoposti a stimoli meccanici. Come illustrato da Leonardo Ricotti, responsabile del Regenerative Technologies Lab del Sant’Anna, l’attivazione meccanica di queste particelle è avvenuta tramite l’uso di ultrasuoni pulsati, una tecnica non invasiva già nota in ambito biomedico ma applicata qui in modo inedito. L’interazione tra le particelle e la stimolazione a ultrasuoni ha favorito contemporaneamente lo sviluppo del muscolo e la rigenerazione del nervo. Secondo lo studio, si tratta del primo caso documentato di un’interfaccia neurale periferica rigenerativa realizzata con tecniche di ingegneria tissutale e impiantata con successo.
La funzione di questo muscolo ingegnerizzato è quella di operare come un vero e proprio ‘amplificatore biologico’. Christian Cipriani, responsabile dell’Artificial Hands Area del Sant’Anna, spiega che la tecnologia consente di acquisire e potenziare i segnali provenienti dal sistema nervoso residuo del paziente, traducendoli in un controllo naturale e intuitivo dell’arto artificiale. L’obiettivo a lungo termine, delineato dal direttore tecnico dell’area ricerca del Centro Protesi Inail Emanuele Gruppioni, prevede la creazione di una rete di interfacce simili per gestire una nuova generazione di protesi bioniche, capaci di compiere movimenti complessi con numerosi gradi di libertà, al fine di migliorare la qualità della vita degli amputati.
Il passaggio successivo richiederà il trasferimento della tecnologia dalla fase di ricerca al suo impiego nella pratica clinica. Il chirurgo ortopedico del Rizzoli Paolo Sassu evidenzia come la ricostruzione bionica si basi sull’integrazione tra chirurgia, neuroingegneria e protesica avanzata, un approccio multidisciplinare su cui gli istituti stanno lavorando per strutturare un programma terapeutico dedicato. Allo sviluppo del sistema ha contribuito anche l’Iit che, sotto la guida del ricercatore Mauro Gemmi, ha fornito le tecniche necessarie per l’analisi e la caratterizzazione dei materiali, utilizzando strumenti come la microscopia elettronica a trasmissione.
