RICERCA – I malati di Parkinson potrebbero un giorno sostituire le pillole con un cerotto di pelle ‘intelligente’. Attraverso l’uso di sensori specializzati, il cerotto monitorerebbe le funzioni vitali del suo portatore, per poi trasferire le informazioni a un medico, e somministrare farmaci secondo i bisogni. Anche se questi dispositivi dovranno ancora superare numerosi ostacoli prima di essere commercializzati su larga scala, i lavori di due gruppi di ricercatori, che combinano l’elettronica standard con materiali flessibili, potrebbero portare questo concetto futuribile più vicino alla realtà.
L’elettronica convenzionale, come quella che troviamo nei computer e negli smartphone, è basata su una componente fondamentale: delle sottili – ma rigide – piastre di silicio. Per quanto questo materiale abbia una durata notevole, quando viene applicato a tecnologie indossabili le rende ingombranti e poco confortevoli. L’elettronica flessibile, invece, stampa i circuiti su striscioline di silicio o di plastica. Gli strati di base, flessibili, permettono a questi dispositivi di torcersi e allungarsi quando vengono attaccati alla pelle, ma la loro produzione è limitati dalla mancanza di componenti chiave come batterie e processori, che attualmente non esistono in forma flessibile.
Recentemente, però, ricercatori dell’Università nazionale di Seul, Corea del Sud, guidati dal bioingegnere Dae-Hyeong Kim, hanno sviluppato un cerotto capace di rilasciare automaticamente farmaci ai malati di Parkinson. La malattia di Parkinson è un disordine neurologico che causa difficoltà di movimento come tremori alle mani, e che viene tenuta sotto controllo attraverso la regolare somministrazione di farmaci. Di solito i pazienti prendono delle pillole intervalli regolari, e ciò provoca dei picchi nei livelli del farmaco, seguiti da un declino graduale e dal ritorno dei tremori. Il cerotto di pelle creato dal gruppo coreano, invece, rilascia dosi inferiori, somministrate secondo le necessità del paziente, e usando un sensore capace di rilevare i tremori. Poiché il dispositivo ha bisogno di seguire i tremori nel corso del tempo, il gruppo ha usato un tipo di memoria messa in commercio di recente – detta memoria permanente di accesso casuale (o Rram) – come primo tentativo nella creazione di un dispositivo d’immagazzinamento-dati flessibile. La nuova memoria, di spessore molto ridotto e applicabile a dispositivi indossabili, funziona con bassissime energie, è ciò la rende ideale per l’elettronica indossabile.
Il gruppo di Kim ha combinato il magazzino di dati sottile con un nuovo sistema di rilascio di farmaci. Lo strato posteriore del cerotto è rivestito di nanoparticelle di silice porosa, su cui viene caricato il farmaco. A differenza dei cerotti alla nicotina, il dispositivo coreano rilascia il farmaco soltanto in caso di necessità. Secondo quanto spiegato dal gruppo su Nature Nanotechnology, un minuscolo meccanismo di riscaldamento incorporato nel cerotto riscalda automaticamente le nanoparticelle, causando il rilascio del farmaco. Un sensore di temperatura impedisce al dispositivo di surriscaldarsi e causare bruciature. Poiché non esistono ancora né batterie né processori flessibili per congegni elettronici applicabili alla pelle, il cerotto usa una fonte di energia e un processore esterni. La ‘toppa’ di pelle intelligente copre un’area comparabile a quella di un cerotto di media grandezza, e i ricercatori sostengono che sia più sottile di una moneta da un centesimo. “La nostra invenzione potrebbe essere di notevole aiuto per i malati di Parkinson”, afferma Kim. “Il paziente può attaccare il cerotto e dimenticarsene, senza preoccuparsi di effetti collaterali. Non avrà neppure bisogno di ricordarsi di prendere pillole”.
Nonostante i vantaggi dei dispositivi indossabili l’elettronica flessibile, incluso il congegno di Kim, resta difficile da produrre, e attualmente le poche copie vengono prodotte a mano, una per una, nei laboratori universitari. Un gruppo di ricercatori guidato da John Rogers, uno scienziato dei materiali dell’Università dell’Illinois, Stati Uniti, ha inventato un modo per incorporare le componenti elettroniche rigide largamente disponibili in commercio in una struttura che sarebbe ancora flessibile come il dispositivo di Kim. Se da una parte il design usato dal gruppo statunitense semplifica la produzione e abbassa i costi del cerotto, dall’altra ne peggiora la resa in termini di durata, oltre a continuare a essere piuttosto ingombrante.
“È certamente un tecnologia-ponte, nell’attesa che la tecnologia ci permetta di produrre componenti flessibili”, spiega Rogers. “Il problema delle batterie e dei processori esterni – conclude Kim – potrebbe per esempio essere risolto collegando gli smartphone ai cerotti intelligenti”. In conclusione, benché queste innovazioni risolvano alcuni dei problemi dell’elettronica indossabile, sia Kim sia Rogers ammettono che restano ancora molte tappe da percorrere prima di una commercializzazione dei cerotti su larga scala.
Crediti immagine: meharris, Wikimedia Commons
