Sviluppata pelle biomimetica bionica e del sistema di neurotrasmissione tattile. Impianto di successo di modelli animali di pelle artificiale bionica composta da sensori e biomateriali.
I danni al tessuto nervoso dovuti a difetti della pelle come ustioni, malattie della pelle e traumi causano la perdita delle funzioni sensoriali e cognitive che sono essenziali per le attività di sostegno vitale, nonché disagio mentale e fisico.
Se il danno è abbastanza grave da non rendere possibile la guarigione naturale, è necessario un trattamento chirurgico per impiantare la pelle artificiale nell’area interessata, ma la pelle artificiale sviluppata fino ad oggi si è concentrata sulla rigenerazione della pelle, fornendo una struttura e un ambiente simili al tessuto cutaneo, ma non ha restituito la sensibilità ai pazienti.
Il Korea Institute of Science and Technology (KIST) ha annunciato che un team di ricerca guidato dal Dr. Youngmee Jung del Center for Biomaterials e dal Dr. Hyunjung Yi del Post-Silicon Semiconductor Institute, in collaborazione con il Prof. Ki Jun Yu della Yonsei University e il Prof. Tae-il Kim della Sungkyunkwan University, ha sviluppato una pelle artificiale bionica intelligente tattile impiantabile dall’uomo.
A differenza della pelle artificiale convenzionale, che si concentra sulla rigenerazione della pelle, la pelle artificiale bionica intelligente può ripristinare anche i sensi tattili danneggiati in modo permanente fondendo materiali biocompatibili e un sistema di erogazione della funzione tattile implementato con dispositivi elettronici.
La pelle artificiale sviluppata dal team è un idrogel composto da collagene e fibrina, i componenti principali della pelle, in grado di rilevare anche piccole variazioni di pressione inserendo sensori tattili basati su crepe.
Le variazioni di pressione rilevate vengono convertite in segnali elettrici tramite il circuito di modulazione di pressione-frequenza alimentato senza fili (WPPFM), che vengono poi trasmessi ai nervi da elettrodi di interfacciamento nervoso tattili, consentendo al dispositivo di svolgere le stesse funzioni tattili della pelle.
I ricercatori hanno anche scoperto che il collagene e la fibrina, che sono responsabili dell’elasticità della pelle e della connettività dei tessuti, innescano la proliferazione e la differenziazione delle cellule della pelle intorno alla ferita per promuovere la rigenerazione della pelle.
La pelle artificiale bionica intelligente è stata impiantata in ratti con gravi danni cutanei per testare la sua efficacia nel promuovere la rigenerazione della pelle e ristabilire la funzione tattile e ha mostrato un effetto di guarigione delle ferite di oltre il 120% rispetto al gruppo di controllo a 14 giorni dall’impianto.
Inoltre, ha rilevato cambiamenti esterni nell’intervallo di pressione da 10 a 40 kPa, che è simile all’intervallo di pressione percepito dalla punta delle dita umane, e ha regolato i segnali elettrici di conseguenza per modificare la risposta del ratto.
In particolare, la pelle artificiale sviluppata dai ricercatori è efficace per la trasmissione sensoriale e la rigenerazione cutanea perché viene impiantata direttamente nei nervi lungo lo strato di grasso sottocutaneo della pelle danneggiata.
Dopo la rigenerazione della pelle in pazienti con danni ai nervi, i sensori tattili possono operare nello strato sottocutaneo, migliorando notevolmente l’indipendenza nella vita quotidiana.
Anche nel caso di persone anziane con funzioni sensoriali degenerate, ci si aspetta che le funzioni sensoriali degenerate possano essere ripristinate inserendo direttamente nello strato sottocutaneo dispositivi elettronici tattili realizzati con tecnologia di integrazione ad alta densità.
“Questa ricerca è il risultato di una ricerca convergente su dispositivi, materiali e medicina rigenerativa che combina efficacemente biomateriali e tecnologia dei dispositivi elettronici”, ha affermato il dottor Youngmee Jung del KIST.
“Abbiamo in programma di condurre ulteriori studi clinici in collaborazione con istituzioni mediche e aziende per la commercializzazione e abbiamo anche in programma di espandere la nostra ricerca per ricostruire varie funzioni del tessuto cutaneo come la temperatura, le vibrazioni e il dolore”.
