Il potere del diamante potrebbe essere il migliore amico di un impianto medico

I ricercatori del RMIT hanno creato un dispositivo sperimentale in diamante-titanio stampato in 3D che genera elettricità dal liquido che scorre e riceve energia wireless attraverso i tessuti, rendendo possibile rilevare a distanza i cambiamenti nel flusso.

I ricercatori del RMIT hanno creato un dispositivo sperimentale in diamante-titanio stampato in 3D che genera elettricità dal liquido che scorre e riceve energia wireless attraverso i tessuti, rendendo possibile rilevare a distanza i cambiamenti nel flusso.

L’innovazione potrebbe un giorno portare a impianti più duraturi come stent intelligenti, sistemi di rilascio di farmaci e protesi che non necessitano mai di una sostituzione della batteria e sono adattati con precisione a un paziente.

Non comporterebbe alcuna componente elettronica attiva nell’impianto.

Il team afferma che la ricerca è precoce ma promettente, in quanto non sono noti dispositivi in grado di raccogliere energia sia dal movimento del fluido che dai segnali wireless, che è reso possibile dal mix di diamanti semiconduttori in un materiale metallico.

Impianti più intelligenti e sicuri

Il ricercatore capo senior Arman Ahnood, della School of Engineering di RMIT, ha affermato che il progresso ha aperto la strada a dispositivi più sicuri.

“Il nostro obiettivo era quello di superare uno dei maggiori limiti nella tecnologia degli impianti: la batteria”, ha affermato.

“Occupano spazio e alla fine falliscono, il che spesso significa un’altra operazione. Con questo approccio, gli impianti potrebbero funzionare continuamente con poca o nessuna batteria a bordo”.

Ha detto che l’innovazione potrebbe avere applicazioni anche al di fuori del settore biomedico.

“La capacità di ricevere energia in modalità wireless e raccogliere energia dal flusso di liquidi potrebbe essere preziosa in molti altri settori in cui i sensori sono necessari in luoghi di difficile accesso utilizzando alcuni dei sistemi di materiali più inerti”, ha affermato.

“Il nostro dispositivo è in grado di rilevare a distanza i cambiamenti nel flusso del liquido nei test di laboratorio senza la necessità di alcuna elettronica attiva nella parte impiantabile, il che offre il potenziale per futuri impianti che potrebbero avvertire della progressione della malattia prima che diventi pericolosa”.

Ahnood ha detto che l’innovazione combina il titanio leggero, resistente ed elettricamente conduttivo con molte minuscole particelle di diamante.

“I diamanti trasformano il titanio da un materiale implantare strutturale passivo in una piattaforma attiva e multifunzionale, in grado di recuperare energia, rilevare il flusso e ricevere energia wireless pur rimanendo biocompatibile e forte”, ha affermato.

Potenza dal flusso del liquido

Il team ha testato il dispositivo utilizzando soluzioni saline in laboratorio piuttosto che sangue. Dicono che gli stessi principi potrebbero essere applicati all’interno del corpo, dove il sangue che si muove sulla superficie di un impianto potrebbe generare energia.

Il dottor Peter Sherrell, della School of Science del RMIT, ha affermato che l’effetto è stato fondamentale per i dispositivi medici a bassa energia.

“Quando il liquido scorreva sulla superficie nei nostri test di laboratorio, produceva un segnale elettrico piccolo ma costante. Si tratta di una novità assoluta: la maggior parte dei materiali per impianti sono isolanti o conduttivi, la combinazione di entrambi in un unico materiale che ci consente di vedere e utilizzare questa elettricità”, ha affermato.

“Da solo questo non sarebbe sufficiente per far funzionare la maggior parte dei dispositivi, ma combinato con la ricarica wireless potrebbe alimentare semplici impianti”.

Stampa di dispositivi più potenti e su misura

La professoressa Kate Fox, della School of Engineering di RMIT, ha affermato che il team ha anche dimostrato che il dispositivo può essere stampato in forme complesse e su misura per il paziente.

“Il diamante con il titanio ci ha dato una struttura che non era solo leggera e resistente, ma anche elettricamente attiva”, ha detto Fox.

“Dimostra che siamo in grado di progettare impianti che svolgono il loro lavoro meccanico e forniscono anche funzioni di rilevamento o di potenza”.

I ricercatori affermano che l’innovazione deve essere sottoposta a ulteriori test e stanno cercando partner in tutti i settori biomedici e di altro tipo per aiutare a sviluppare la tecnologia in applicazioni nel mondo reale.

immagine: hu Shu Zheng, RMIT University

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