PISA – Un nuovo passo verso protesi sempre più naturali e controllabili direttamente dal sistema nervoso. È il risultato di uno studio nato dalla collaborazione tra Scuola Superiore Sant’Anna di Pisa, Centro Protesi Inail, Istituto Ortopedico Rizzoli e Istituto Italiano di Tecnologia, che ha portato allo sviluppo di una nuova interfaccia neurale periferica rigenerativa, la cosiddetta Rpni (Regenerative Peripheral Nerve Interface).
L’obiettivo è creare un collegamento funzionale tra il sistema nervoso residuo delle persone con amputazione e una protesi artificiale, aprendo nuove prospettive nel controllo degli arti bionici.
La ricerca, pubblicata sulla rivista internazionale Bioactive Materials, si basa sulla realizzazione di un tessuto muscolare ingegnerizzato ottenuto attraverso la combinazione di mioblasti, cellule precursori del tessuto muscolare, e biomateriali innovativi.
Il costrutto è stato poi collegato chirurgicamente a un nervo periferico in un modello preclinico di danno neurale. In questo modo è stata ottenuta una connessione tra tessuto nervoso e tessuto muscolare, con l’obiettivo di trasformare i segnali provenienti dai nervi in informazioni utilizzabili per il controllo di una protesi.
Una delle innovazioni dello studio riguarda l’impiego di particelle piezoelettriche, inserite nel tessuto muscolare ingegnerizzato. Questi materiali sono in grado di generare segnali elettrici quando vengono sottoposti a stimoli meccanici. I ricercatori hanno utilizzato ultrasuoni pulsati come stimolazione esterna, una tecnica non invasiva già impiegata in ambito biomedico.
“Il nostro approccio integra strategie avanzate di ingegneria tissutale con il mondo della protesica”, spiega Leonardo Ricotti, professore della Scuola Sant’Anna e responsabile del Regenerative Technologies Lab. L’obiettivo, attraverso la combinazione dei biomateriali e della stimolazione a ultrasuoni, è favorire la maturazione del tessuto muscolare e la sua integrazione con quello nervoso.
Secondo i ricercatori, lo studio presenta due elementi di particolare novità: la realizzazione attraverso l’ingegneria tissutale di un’interfaccia neurale periferica rigenerativa successivamente impiantata e collegata a un nervo periferico e l’utilizzo combinato di particelle piezoelettriche e ultrasuoni per favorire i processi di maturazione muscolare e rigenerazione nervosa.
“Questo risultato rappresenta un elemento fondamentale per il futuro controllo delle protesi avanzate”, sottolinea Christian Cipriani, professore della Scuola Sant’Anna e responsabile dell’Artificial Hands Area. I segnali provenienti dal sistema nervoso residuo potrebbero infatti essere acquisiti e amplificati per consentire un controllo più naturale e intuitivo delle protesi.
La prospettiva indicata dai ricercatori è quella di arrivare a una nuova generazione di protesi bioniche con numerosi gradi di libertà, capaci di rispondere in maniera sempre più precisa ai comandi del paziente.
“Una rete di interfacce neurali rigenerative potrebbe fungere da collegamento stabile tra sistema nervoso e dispositivo protesico”, spiega Emanuele Gruppioni, direttore tecnico dell’Area Ricerca e Formazione del Centro Protesi INAIL. I tessuti muscolari sviluppati potrebbero inoltre funzionare come una sorta di amplificatore biologico dei segnali nervosi, aprendo alla possibilità di controllare movimenti più complessi.
Adesso la sfida è portare i risultati dalla sperimentazione alla medicina. Paolo Sassu, chirurgo ortopedico dell’Istituto Ortopedico Rizzoli, sottolinea proprio la necessità di trasferire queste tecnologie alla pratica clinica attraverso l’integrazione tra chirurgia, neuroingegneria e protesica avanzata.
Un percorso nel quale anche l’IIT ha fornito il proprio contributo attraverso tecniche avanzate di caratterizzazione dei materiali. Mauro Gemmi, ricercatore responsabile dell’unità Electron Crystallography, evidenzia il valore dell’approccio interdisciplinare che unisce medicina rigenerativa e protesica.
La ricerca italiana guarda dunque a un futuro nel quale nervi, tessuti biologici e tecnologia possano dialogare direttamente, con l’ambizione di rendere le protesi bioniche sempre più funzionali e vicine ai movimenti naturali.
