Ricerca, nuovo tutore polso-mano ispirato al bozzolo del baco da seta

Flessibile, leggero, con un'alta traspirabilità e resistenza. Sono le caratteristiche di un nuovo 'tutore polso-mano' ispirato al mondo della natura. Per la precisione, la sua struttura mima quella reticolare del bozzolo dei bachi da seta. E' all'ingegno di questi piccoli animaletti che hanno attinto i ricercatori di Nemolab, l'hub di ricerca tecnologica dedicato alle malattie neuromuscolari. La stampa 3D ha permesso loro di mettere in pratica quanto imparato. Il progetto nasce quindi dall'incontro e della fusione tra "il fascino e la perfezione della natura" e la tecnologia messa a punto dall'uomo. Per il primo tutore polso-mano bio-ispirato ci sono voluti due anni di ricerca del team di 3D printing Lab, uno dei 10 laboratori di Nemolab.

I risultati sono pubblicati sulla rivista 'Biomedicines' e descrivono un cambio di approccio per la realizzazione di quella che viene definita dagli esperti "una ortesi fondamentale nel supportare il progressivo indebolimento dei muscoli della mano", sintomo che sperimenta chi affronta una malattia neurodegenerativa grave come la Sla. Questo tutore può rendersi necessario anche per chi vive con la Sma o una distrofia muscolare o, ancora, per la malattia di Parkinson e per le lesioni spinali.

I ricercatori hanno pensato di sfruttare le proprietà meccaniche di flessibilità, traspirabilità e resistenza, per mettere a punto un ausilio "estremamente leggero e resiliente nella sua capacità di sapersi adattare alle necessità di ogni paziente", si legge in una nota. La loro attività è stata supportata anche dal finanziamento 'Sviluppo di soluzioni innovative 4.0' di Regione Lombardia e Unioncamere Lombardia, con il sostegno volontario del Rotary Club Milano Linate. Punto di partenza: "Gli 'unmet needs'", i bisogni ancora senza risposta, "delle persone con patologie neuromuscolari", spiega Stefano Regondi, direttore generale di Nemolab e dei Centri clinici Nemo.

"L'invenzione di un tutore form-fitting - continua Regondi - sintetizza il precipitato di conoscenza che deriva dalla prassi clinica quotidiana, con l'ingegno esercitato in questo caso nel dominio di conoscenza dell'ingegneria dei materiali. Questa sintesi tra pratica clinica e ricerca scientifico-tecnologica è il punto propulsivo delle 41 sperimentazioni attive e in corso nei nostri laboratori". Afferrare, scrivere, tagliare il cibo o aprire una porta sono gesti quotidiani che nel tempo diventano difficili, fino ad essere impossibili per chi vive con questa patologia. Intervenire con supporti esterni che riposizionano la mano in un atteggiamento posturale corretto è fondamentale, spiegano gli esperti, per prevenire contratture articolari, contrastare il rischio di accorciamento muscolare e ridurre il dolore nella situazione di riposo, migliorando così in generale la funzione stessa dell'uso della mano. La tempestività nella realizzazione dell'ausilio, il suo adeguamento in relazione all'evoluzione della malattia e la personalizzazione costante sulla base delle esigenze della persona diventano i criteri necessari perché l'ortesi sia efficace.

Qui entra in gioco la tecnologia di Nemolab. Le caratteristiche meccaniche delle geometrie del bozzolo dei bachi sono state prima valutate nella loro capacità di trazione, compressione e flessione, e poi riprodotte nel disegno della stampa 3D. Un modello computazionale ingegneristico ha permesso di "prevedere il comportamento del materiale, capace di riprodurre una struttura naturale che, nel corso di milioni di anni, si è evoluta con caratteristiche uniche, rendendola adattabile e leggera, nonostante la sua forza e resistenza". Il risultato è un tutore capace di adeguarsi ogni volta alle caratteristiche specifiche della persona. Ad esempio, più importante è il bisogno di sostegno della mano, maggiore è la rigidità delle celle che compongono l'ortesi, creando così una struttura reticolare più compatta. Tutto questo, con la stampa 3D, può essere realizzato in poco tempo e con costi contenuti.

"Lo studio mostra tutto il potenziale della tecnologia di stampa tridimensionale nel rispondere alle esigenze specifiche di ogni paziente - sottolinea Raffaele Pugliese, Coordinatore area ricerca di Nemolab - Il nostro vuole essere un contributo allo sviluppo della medicina personalizzata, che ha una visione sul bisogno della persona". Un gruppo campione di persone con Sla, pazienti del Centro clinico Nemo di Milano, è stato coinvolto per raccogliere il bisogno e il parere in seguito alla prova dell'ortesi. Dal gruppo la conferma sull'importanza della traspirabilità del materiale e della personalizzazione dell'ausilio, ma anche feedback positivi per lo spessore molto sottile, l'estetica gradevole, il materiale leggero e la facilità d'uso. Riscontri che permetteranno ai ricercatori di continuare a studiare i materiali biocompatibili e ottimizzare il design di quello che oggi è diventato "un prototipo industriale accessibile a tutti".