Si chiamano Anthrobot, sono in grado di muoversi autonomamente, di assemblarsi in strutture più grandi e, in un esperimento fatto in laboratorio, hanno dimostrato di poter riparare il tessuto nervoso danneggiato. Questa ricerca rappresenta uno degli ultimi esempi di biorobotica, scienza interdisciplinare che combina i campi della robotica, della bioingegneria e della biomimetica, e getta nuova luce sulle regole che ne governano il modo di ripararsi delle cellule.

La biorobotica è quindi una disciplina che si muove trasversalmente su svariati settori, come la robotica medica, le tecnologie indossabili, la robotica collaborativa, la robotica bio-ispirata, l’ingegneria neurale, la robotica riabilitativa e le tecnologie impiantabili, e ha l’obiettivo di fornire nuove tecnologie in campo medico che modelleranno il futuro.

La ricerca sugli Anthrobot

Un gruppo di ricercatori guidati dalle Università americane Tufts e Harvard ha pubblicato sulla rivista Advanced Science uno studio che segna un nuovo passo in avanti per la medicina rigenerativa e che costituisce un punto di partenza per l’utilizzo delle cellule dei pazienti come nuovi strumenti terapeutici personalizzati per riparare i tessuti danneggiati.

Lo studio utilizza le cellule tracheali, dotate di strutture simili a ciglia che aiutano a espellere le minuscole particelle che penetrano nelle vie aeree e che nei ‘biobot’ diventano mezzi per muoversi in maniera autonoma. I ricercatori hanno coltivato in laboratorio un semplice strato bidimensionale di neuroni, graffiandolo poi con una bacchetta di metallo per generare una ‘ferita’. Una volta ricoperta con un’elevata concentrazione di Anthrobot, questi ne hanno innescato la guarigione, facendo ricrescere i neuroni persi. Una scoperta imprevista che apre molteplici scenari di utilizzo.

Questi bio-robot, infatti, in futuro potrebbero essere utilizzati per l’eliminazione delle placche che si accumulano sulle pareti delle arterie nei pazienti affetti da aterosclerosi, per la riparazione del midollo spinale o dei danni ai nervi della retina, per l’individuazione di batteri o cellule tumorali o per la somministrazione di farmaci in maniera mirata.

I molteplici scenari della biorobotica

La robotica medica può cambiare il modo in cui si controllano, diagnosticano e trattano malattie e lesioni attraverso la progettazione e l’utilizzo di dispositivi innovativi, funzionali alle esigenze dei pazienti e degli operatori sanitari.

Nei laboratori di ricerca biorobotica di tutto il mondo si sviluppano soluzioni nel campo della chirurgia minimamente invasiva, della terapia mirata, della diagnostica e della medicina rigenerativa, come robot in grado di operare e navigare nel corpo umano per applicazioni diagnostiche e terapeutiche, oltre a progettare dispositivi robotici per la chirurgia che operano su scale diverse. Nel campo vastissimo degli interventi vanno poi inserite le applicazioni nella riabilitazione e nell’assistenza quotidiana di persone con disturbi del movimento, mentre si studia anche la micro-nanotecnologia, lo sviluppo di biomateriali per la rigenerazione dei tessuti e di robot bio-ibridi, le cellule staminali, la biostampa 3D e altre tecnologie di biofabbricazione.

L’eccellenza italiana

Il panorama italiano della biorobotica ha il suo punto di riferimento nell’Istituto San’Anna di Pisa dove la progettazione è articolata in vari temi di ricerca.  Qui si studiano la progettazione di esoscheletri per assistere, riabilitare o aumentare le funzioni motorie umane, nuovi robot industriali e medici per collaborare in maniera fluida con gli esseri umani, sensori tattili per facilitare il co-lavoro uomo-macchina rispettando tutti gli standard di sicurezza, robot per l’assistenza sanitaria, per l’agricoltura, la logistica e la produzione.

Per ripristinare le capacità funzionali degli individui che hanno subito traumi agli arti, come amputazioni, e per i pazienti che soffrono di patologie degenerative che portano al deterioramento degli organi, si sperimentano soluzioni che contribuiscano a sostenerli attraverso tecnologie avanzate in grado di sostituire le funzioni perse o compromesse o le parti mancanti del corpo.

Da queste esigenze nasce lo sviluppo di arti robotici avanzati e paradigmi di controllo bioispirati per un’interazione intuitiva e fluida con l’utente; la progettazione di mani artificiali e interfacce bidirezionali invasive e non invasive; lo sviluppo di organi artificiali bio-meccatronici con attuatori impiantabili in materiali morbidi o ad attivazione magnetica wireless. Ma la ricerca punta anche alla creazione di materiali da utilizzare per organi impiantabili e simulatori avanzati per la riproduzione di fenomeni fisiologici e patologici.

I nuovi scenari

In questo settore la natura diventa ispirazione primaria, per la robotica soft e bioispirata gli organismi biologici sono i principali modelli per la progettazione. A differenza della robotica tradizionale, questa specifica scienza interdisciplinare sviluppa robot che possano svolgere compiti complessi emulando i comportamenti degli animali, per svolgere compiti utili in ambienti reali.

Altri argomenti molto attuale nella ricerca biorobotica sono la modellazione del sistema nervoso periferico per emulare la percezione sensoriale, lo sviluppo algoritmi di apprendimento automatico, che costituiscono il pilastro di diverse implementazioni software e base per la creazione di macchine abilitate all’intelligenza artificiale, e la neuro-robotica, disciplina emergente che studia l’interazione tra dispositivi artificiali e sistemi neurali, oltre alla possibilità di implementare la dinamica neurale nei dispositivi artificiali.

Ecco quindi che i vari scenari futuri trovano nella biorobotica uno strumento utilissimo per simulare la vita e svelarne i principi trasformando questo approccio multidisciplinare in un elemento di spinta verso un cambiamento attivo, orientato al benessere e al miglioramento degli stili di vita, nella società del futuro.