Computer ultra sottile situato sull'osso

Sviluppato un Computer wireless ultrasottile che cresce sulla superficie dell'osso e potrebbe un giorno aiutare i medici a monitorare la salute delle ossa e il decorso della guarigione per lunghi periodi.

Un team di ricercatori dell'University of Arizona ha sviluppato un dispositivo wireless ultrasottile che cresce sulla superficie dell'osso e potrebbe un giorno aiutare i medici a monitorare la salute delle ossa e il decorso della guarigione per lunghi periodi. I dispositivi osseosurface electronics sono descritti in un articolo pubblicato da Nature Communications. (1)

«Come chirurgo, per monitorare i miei pazienti sottoposti a terapia ortopedica individualizzata, sono molto entusiasta di usare le misurazioni raccolte con l'elettronica di osseosurface - con l'obiettivo di accelerare la riabilitazione e massimizzare la funzione dopo le ferite traumatiche», ha detto uno degli autori principali, il Dr. David Margolis, (2) un assistente professore di chirurgia ortopedica nell'UArizona College of Medicine – Tucson and orthopedic surgeon at Banner – University Medical Center Tucson. (3)

Le fratture scaturite dalla fragilità causata da condizioni come l'osteoporosi causano ospedalizzazioni più lumghe rispetto agli attacchi di cuore, al cancro al seno o al cancro alla prostata. «Sebbene non siano ancora testati o approvati per l'uso nell'uomo, i dispositivi ossei wireless potrebbero essere utilizzati un giorno non solo per monitorare la salute, ma per migliorarla», ha detto il principale autore, il Dr. Philipp Gutruf, (4) assistente professore di ingegneria biomedica e Craig M. Berge faculty fellow nel College of Engineering.

Il Dr. Philipp Gutruf, che è anche membro del BIO5 Institute dell'Università, spiega: «Essere in grado di monitorare la salute del sistema muscoloscheletrico riveste una importanza peculiare. Con questa interfaccia, praticamente hai un computer sull'osso. Questa piattaforma tecnologica ci consente di creare strumenti investigativi per gli scienziati capaci di scoprire come funziona il sistema muscoloscheletrico e utilizzare le informazioni raccolte per il beneficiario del recupero e della terapia. Poiché i muscoli sono così vicini alle ossa e si muovono così frequentemente, è importante che il dispositivo sia abbastanza sottile da evitare irritazioni al tessuto circostante».

«La struttura sottile del dispositivo, che è approssimativamente spessa come un foglio di carta, può essere conforme alla curvatura dell'osso, formando un'interfaccia stretta», ha detto Alex Burton, uno studente di dottorato in ingegneria biomedica coinvolto nello studio. «Inoltre, non ha bisogno di una batteria perché utilizza la tecnologia near-field communication (NFC), che viene anche utilizzata negli smartphone per le transazioni contactless pay».

Gli strati esterni delle ossa si rinnovano proprio come gli strati esterni della pelle. Quindi, se si usasse un adesivo tradizionale per attaccare qualcosa all'osso, cadrebbe dopo pochi mesi. Per affrontare questa sfida, il Dr. John Szivek, membro del BIO5 Institute e professore di chirurgia ortopedica e ingegneria biomedicata, ha sviluppato un adesivo che contiene particelle di calcio con una struttura atomica simile alle cellule ossee, che viene utilizzata per proteggere l'interfaccia elettronica situata sull'osso.

«In pratica, il dispositivo diventa parte dell'osso», ha detto il Dr. Gutruf. «Ciò consente di formare un legame permanente con l'osso che consente di prendere misurazioni per lunghi periodi di tempo».

Ad esempio, un medico potrebbe fissare il dispositivo a un osso rotto o fratturato per monitorare il processo di guarigione. Ciò potrebbe essere particolarmente utile nei pazienti con l'osteoporosi, poiché soffrono frequentemente di fratturazioni. Se si sapesse in tempo reale il decorso di guarigione di un osso risulterebbe più facile decidere e man mano modificare un adeguato trattamento clinico.

Ad alcuni pazienti vengono prescritti farmaci progettati per accelerare la guarigione ossea o migliorare la densità ossea, ma queste prescrizioni possono avere effetti collaterali. Un monitoraggio costante delle ossa con questi nuovi dispositivi consentirebbe ai medici di prendere decisioni più mirate inerenti ai dosaggi dei farmaci.

Riferimenti:

(1) Osseosurface electronics—thin, wireless, battery-free and multimodal musculoskeletal biointerfaces

(2) David Margolis

(3) UArizona College of Medicine

(4) Philipp Gutruf

Descrizione foto: I dispositivi osseosurface electronics, che si attaccano direttamente all'osso, un giorno potrebbero aiutare i medici a monitorare la salute delle ossa. Uno è mostrato qui applicato a un osso sintetico nel Gutruf Lab presso l'University of Arizona. - Credit: Gutruf Lab.

Autore traduzione riassuntiva e adattamento linguistico: Edoardo Capuano / Articolo originale: UArizona Researchers Develop Ultra-Thin 'Computer on the Bone'