Arriva l’elettronica biodegradabile

Si chiamano dispositivi elettronici biocompatibili – piccoli impianti per l’uso sanitario destinati a dissolversi nei tessuti del corpo dopo aver fatto il loro lavoro. Tali dispositivi potranno un giorno essere usati per combattere le infezioni post-chirurgiche, per accelerare lo sviluppo delle ossa e per una serie di altre applicazioni mediche – e non solo mediche.

A differenza dei tradizionali impianti medicali, come le valvole cardiache o le protesi dell’anca che sono progettati per durare a vita, i dispositivi “elettronici transitori” sono realizzati con chip di silicio piccoli, ultra-sottili, contenenti elettrodi di magnesio, che si sciolgono completamente quando hanno svolto il loro compito. Sono in fase di sviluppo da parte di un team di ricercatori della University of Illinois, Northwestern University in Illinois e della Tufts University nel Massachusetts, entrambe università americane.

John Rogers, professore di ingegneria dell’Università dell’Illinois che ha guidato la ricerca, prevede già un considerevole numero di applicazioni mediche in cui i nuovi dispositivi potranno essere adottati.

I circuiti sono costituiti da un microchip a nano-membrane, che lentamente si sciolgono alla presenza di acqua o biofluidi.

“Un esempio di questo tipo di dispositivo è una sottile pellicola che entra nel corpo con un’incisione chirurgica per fornire una terapia termica che può eliminare i batteri che altrimenti causerebbero un’infezione”, ha detto Rogers.

Rogers ha aggiunto che il chip, che può essere controllato senza fili, è contenuto in uno speciale involucro. I ricercatori possono alterare la struttura dell’involucro, in modo che questo resista minuti, ore, giorni, settimane o anche di più.

Rogers e colleghi hanno condotto esperimenti sui topi. Rogers ha detto che i chip, spessi solo poche decine di nanometri, hanno funzionato come avrebbero dovuto, riscaldando le ferite degli animali per due settimane – il tempo necessario per prevenire un’infezione e per far iniziare la guarigione.

Gli scienziati, esaminando i topi qualche settimana più tardi, hanno notato pochi segni di infezione e solo un debole residuo del wafer di silicio presso il luogo della ferita.

Rogers ha detto che gli elettrodi del dispositivo sono realizzati in magnesio, un materiale naturalmente solubile nei fluidi corporei. La quantità di magnesio su un singolo chip è inferiore rispetto a quella che la maggior parte delle persone consuma ogni giorno attraverso la dieta.

La nuova elettronica biodegradabile potrebbe un giorno avere una vasta gamma di applicazioni – dal monitoraggio ambientale alla creazione di prodotti elettronici di consumo usa e getta e non inquinanti. Ma per ora, i ricercatori si stanno concentrando sulle possibilità mediche, tra cui i dispositivi per controllare l’attività di cuore, cervello e muscoli. Inoltre sperano di poter applicare i chip anche al rilascio di farmaci nel corpo.

Un articolo di John Rogers e dei suoi colleghi sullo sviluppo dei dispositivi medici biodegradabili è stato pubblicato nel numero di questa settimana della rivista Science.