Polvere neurale, sensori senza fili per ascoltare muscoli e neuroni

Minuscoli transistor in grado di autoalimentarsi possono monitorare gli impulsi di muscoli e neuroni, aprendo la via all'elettroceutica

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Grazie a minuscoli sensori senza fili si potrebbero un giorno monitorare in tempo reale i neuroni, i muscoli e gli organi. Crediti immagine: Ryan Neely

SALUTE – I ricercatori dell’Università di Berkeley hanno pubblicato su Neuron i risultati di uno studio sull’utilizzo in ambito medico della “polvere neurale”, piccolissimi sensori wireless grandi circa un millimetro cubo: la dimensione di un grosso granello di polvere.

I transistor contengono un cristallo piezoelettrico che converte le vibrazioni degli ultrasuoni emesse dall’esterno in elettricità, rendendoli, di fatto, autoalimentati. Mentre si trovano a contatto diretto con la fibra muscolare o nervosa, la polvere neurale ne registra gli impulsi elettrici. Durante la sperimentazione sui topi, il gruppo di scienziati di Berkley ha osservato come i microscopici sensori riuscissero a fornire informazioni continue sulle aree in cui erano stati impiantati. Siamo agli albori dell’elettroceutica, e con questa scoperta appare più vicino il giorno in cui saremo in grado di monitorare in tempo reale i nervi, i muscoli e gli organi, intervenendo per stimolare il sistema immunitario oppure per placare i sintomi di patologie come l’epilessia.

Questa prima generazione di minuscoli sensori è rivestita con resina epossidica, già utilizzata in chirurgia, ma si sta lavorando per costruire granelli avvolti in una sottile membrana biocompatibile che potrebbe rimanere nel corpo ricevente per anni, senza degradarsi. Al momento gli esperimenti hanno riguardato esclusivamente il sistema nervoso periferico e i muscoli ma la polvere neurale potrebbe funzionare anche nel cervello. I benefici sarebbero enormi, basta pensare ai vantaggi di un elettrodo senza fili e poco invasivo. Tuttavia, in quest’ottica, la sfida per Michel Maharabiz e José M. Carmena, i due coordinatori dello studio, è di ridurre ulteriormente la dimensione dei transistor.

Al momento, infatti, i sensori potrebbero essere utilizzati con successo nel sistema nervoso periferico, per esempio per il controllo dei muscoli della vescica. L’obiettivo, tuttavia, è ridurre le dimensioni fino ai 50 micron, necessari per iniziare una sperimentazione sul sistema nervoso centrale. Le prospettive sono ampie, tanto che i ricercatori si stanno concentrando sulla possibilità, un giorno, di raccogliere non solo i dati sugli impulsi elettrici del tessuto su cui poggia il sensore ma anche di fornire preziose indicazioni su altri parametri, come la quantità di ossigeno presente o il livello di un determinato ormone. Un successo che apre ulteriormente le porte alla ricerca per ideare nuove soluzioni per la progettazione di protesi. In un futuro le persone costrette all’utilizzo di un arto artificiale potrebbero controllarlo in modo diretto e senza fili.

@gianlucaliva

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Informazioni su Gianluca Liva ()
Giornalista scientifico freelance - TW: @livagianluca

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