Sviluppato da ricercatori di Hong Kong, può muoversi e ancorarsi in varie parti dell’intestino guidato da un campo magnetico per rilasciare farmaci in punti mirati. Poi si scioglie completamente.

 

 

‎Un millirobot biodegradabile a base di nanofibre, chiamato “Fibot”, è stato sviluppato con successo in una ricerca condotta da‎‎ ‎‎uno studioso‎‎ della City University di Hong Kong (CityU).‎‎ Fibot può muoversi nell’intestino e degradarsi in risposta al pH del suo ambiente, rilasciando così diversi farmaci ancorandosi in diverse posizioni.

La ricerca ha fatto luce sullo sviluppo dei millirobot, con la potenziale applicazione del rilascio controllato di farmaci in posizioni mirate nell’intestino. La ricerca ha anche facilitato lo sviluppo di dispositivi biodegradabili e adattivi con applicazioni biomediche.‎

‎Il team di ricerca è stato guidato dal ‎‎dottor Shen Yajing‎‎, professore associato presso il Dipartimento di Ingegneria Biomedica (BME) della CityU. I loro risultati sono stati pubblicati sulla rivista accademica ‎‎Matter‎‎.

‎Fibot può muoversi e “ancorare” nell’intestino, guidato da un campo magnetico esterno‎

‎Il rilascio mirato di farmaci nelle posizioni desiderate è difficile nel tratto gastrointestinale a causa dell’ambiente acido / alcalino dello stomaco e dell’intestino, nonché della superficie ruvida della parete gastrica e della peristalsi dell’intestino. Tuttavia, il dottor Shen e il suo team hanno superato tutti questi ostacoli.‎

‎”Abbiamo chiamato questo millirobot a base di nanofibre ‘Fibot’. Può essere utilizzato per l’ancoraggio controllabile ed è completamente degradabile in risposta al pH dell’ambiente circostante. Pertanto, Fibot può rilasciare vari farmaci incorporati nel suo corpo e nelle gambe passo dopo passo nel tratto gastrointestinale “, ha detto il dottor Shen, mentre introduceva i risultati della ricerca del team.‎

‎”Ancoraggio” significa che Fibot può rimanere in una posizione fissa dopo essere stato spostato nella posizione desiderata all’interno dell’intestino, senza essere spinto via dalla peristalsi. Spinto da un campo magnetico esterno, il Fibot a più zampe può muoversi efficacemente nel complicato ambiente del tratto gastrointestinale e “ancorarsi” sulla parete intestinale attraverso l’applicazione di un forte campo magnetico.‎

‎Esperimenti in vivo ‎‎nei conigli dimostrano che ‎‎Fibot può degradarsi completamente in quattro ore ‎

‎”Le gambe di Fibot possono penetrare nella mucosa intestinale, il che gli consente di ancorarsi alla posizione intestinale desiderata senza essere spinto via dalla peristalsi. Questo è un prerequisito per il rilascio di farmaci in una posizione mirata. Inoltre, con un controllo preciso del campo magnetico, le gambe di Fibot non raggiungono gli strati sottomucosa e muscularis externa del tratto gastrointestinale, evitando così efficacemente il potenziale rischio di perforazione intestinale. Il dottor Shen ha spiegato.‎

‎Il team ha condotto vari esperimenti con Fibot. Hanno scoperto che guidato dalla forza magnetica, Fibot si muoveva di 7 cm in 10 secondi nello stomaco di un maiale, che è robusto, umido e acido, con un pH di 5. Questo ha dimostrato l’abilità locomotiva di Fibot nello stomaco.‎

‎Il team ha anche condotto un esperimento in vivo nell’intestino di un coniglio con Fibot. Quando Fibot si è spostato nella regione intestinale mirata, il team ha applicato un campo magnetico più forte per ancorarlo al tessuto intestinale. Fibot è rimasto lì per quattro ore e alla fine è stato completamente degradato in quella posizione.‎

La diversa capacità di degradazione sensibile al pH dei materiali fabbricati consente il rilascio di farmaci controllabili‎

‎Un’altra caratteristica di Fibot è la sua capacità di rilasciare diversi farmaci. La chiave sta nel materiale. Il team ha fabbricato separatamente il corpo di Fibot a membrana morbida a base di nanofibra e le gambe da materiali biodegradabili, quindi ha assemblato le due parti con un metodo di elettrofilatura assistita da campo magnetico.‎

‎La speciale struttura del guscio centrale delle nanofibre utilizzate nel tessuto del corpo ha permesso l’incapsulamento del farmaco all’interno del guscio. Durante la fabbricazione delle gambe aghiformi, il team ha regolato i componenti del materiale e i farmaci sono stati posizionati all’interno.‎

‎”Regolando i materiali durante la fabbricazione, il corpo e le gambe di Fibot possono degradarsi a diversi valori di pH, permettendoci di controllare il rilascio graduale di diversi farmaci incapsulati nel corpo e nelle gambe di Fibot”, ha aggiunto il dottor Shen.‎

‎Gli esperimenti dimostrano che in un ambiente acido come quello nello stomaco, dove il pH è inferiore o uguale a 5, la struttura di Fibot è rimasta stabile e non ha mostrato perdite dei farmaci incapsulati. Quando Fibot si trova in un ambiente con un pH maggiore o uguale a 5,5, il corpo rimane intatto, ma le gambe si dissolvono lentamente e rilasciano gradualmente un farmaco incorporato nell’arco di circa 40 minuti.

Il corpo rimanente può ancora essere spostato dalla forza magnetica. In un ambiente con un pH superiore a 6, il corpo rimanente si degrada completamente entro sette ore e rilascia un altro tipo di farmaco incapsulato nel corpo.‎

‎Fibot è interamente biocompatibile e sicuro per uso biomedico‎

‎”Esperimenti in vivo hanno dimostrato che Fibot è interamente biocompatibile e biodegradabile, quindi non causerà alcuna ostruzione intestinale. Ancorarlo al tessuto intestinale non ha portato ad alcuna reazione infiammatoria, quindi riteniamo Fibot sia sicuro per uso biomedico “, ha aggiunto il dottor Shen.‎

‎I risultati hanno il potenziale per l’uso in futuri trattamenti biomedici, come la consegna mirata della regione e il rilascio programmabile e la consegna di macromolecole intestinali per applicazioni cliniche. “Fibot fornisce una nuova soluzione per la terapia localizzata e ha un potenziale per il rilascio di farmaci transdermici macromolecolari”, ha concluso Shen.

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