Nanotecnologie: scoperta pellicola biocompatibile per creare elettrodi innocui per i tessuti umani

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Il materiale – la pellicola litofotografica SU8 – evita il rigetto dei bioelettrodi. Le possibili applicazioni future? Nello studio di patologie e sindromi come l’epilessia e per restaurare la vista in pazienti con il nervo ottico compromesso. Lo studio è stato recentemente pubblicato sulla prestigiosa rivista Nature Scientific Reports

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Aniello Falco e Paolo Lugli

Bolzano, 24 maggio 2018 – La scoperta del gruppo di ricerca in nanoingegneria della Libera Università di Bolzano – coordinato dal prof. Paolo Lugli e dal suo assistente, il ricercatore Aniello Falco – è il risultato degli studi svolti in collaborazione con il Center for Synaptic Neuroscience dell’Istituto Italiano di Tecnologia di Genova e l’Imperial College di Londra nell’ambito del progetto Olimpia, sostenuto con fondi europei.

L’obiettivo del progetto Olimpia era lo sviluppo di biosensori, soluzioni tecnologiche innovative a metà strada tra neurologia ed elettronica. Uno dei più recenti frutti del progetto è la ricerca pubblicata da Nature Scientific Reports. Questa ha portato alla creazione di un prodotto essenziale per il progresso della bioelettronica: bioelettrodi biocompatibili, stabili e semitrasparenti, ottenibili tramite una tecnologia a basso costo.

Normalmente i bioelettrodi usati in laboratorio sono realizzati in oro per l’alta conduttività elettrica e la loro compatibilità con i tessuti umani. Per essere utilizzati, hanno bisogno di essere fissati con uno strato adesivo a un supporto direttamente a contatto con le cellule umane, tipicamente di vetro, quarzo o plastiche biocompatibili. “Il materiale adesivo finora utilizzato nei laboratori era perlopiù cromo – sottolinea Aniello Falco, ingegnere elettronico – questo però presenta lo svantaggio di essere citotossico”.

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Dott. Aniello Falco

Il nome dell’adesivo utilizzato in sostituzione del cromo nei laboratori della Facoltà di Scienze e Tecnologie unibz è SU8. Si tratta di un fotopolimero, una pellicola chimicamente inerte che si ammorbidisce o indurisce per mezzo di semplice luce ultravioletta e che può quindi essere facilmente modellata.

La lavorazione dell’SU8 avviene con un semplice processo fotolitografico, a costi potenzialmente molto contenuti. Prima dei ricercatori dell’ateneo bolzanino, nessuno aveva pensato al suo impiego come materiale di adesione per elettrodi nell’ambito della biosensoristica.

“L’SU8, che aderisce molto meglio all’oro rispetto al cromo o al titanio, consente al tempo stesso di definire forme arbitrarie per gli elettrodi, permettendo così a quest’ultimi di leggere con maggiore dettaglio il potenziale di azione dei neuroni. Per questa ragione, i nuovi bioelettrodi possono essere sfruttati per studi più precisi sul cervello”, aggiunge il ricercatore di unibz.

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Un naturale impiego dell’SU8 potrebbe essere nella ricerca sull’epilessia. I bioelettrodi d’oro – delle dimensioni di pochi micron – potrebbero essere impiantati sul cervello senza problematiche di rigetto e rendere possibili misurazioni dell’attività elettrica del cervello molto più raffinate rispetto a quelle attualmente disponibili per mezzo dell’elettroencefalogramma.

Oltre alla diagnosi, Aniello Falco ipotizza un utilizzo dell’SU8 anche nella riabilitazione. I chirurghi alle prese con un’operazione di ripristino della vista nelle persone con la retina danneggiata potrebbero ora disporre di uno strumento dirompente.

“Tramite la pellicola sarà possibile inserire chip sotto al nervo ottico con minori probabilità di rigetto, aiutando il lavoro di medici e biotecnologi impegnati a restituire alla persona la visione compromessa”, conclude Aniello Falco.

“Il risultato che abbiamo raggiunto si inserisce nella nostra attività di ricerca che mira a sviluppare tecnologie innovative basate su processi di stampa – afferma il prof. Paolo Lugli, rettore della Libera Università di Bolzano e coautore della ricerca – grazie ad esse sarà possibile realizzare componenti e circuiti elettronici a basso costo, come una comune stampante inkjet, e su substrati non convenzionali come, ad esempio, plastica, vetro o carta. Oltre alle applicazioni mediche, rilevanti per l’articolo pubblicato, stiamo pensando ad altri utilizzi nel campo della sensoristica, della agricoltura di precisione o dei tessuti intelligenti”.

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