Materiali intelligenti per dispositivi medici

Si chiama Pdlce il polimero “soffice” ultima scoperta di un gruppo di ricercatori, un materiale in grado di modificare la propria forma in modo reversibile. I ricercatori hanno indicato come utilizzo più immediato del materiale, la produzione di oggetti 3D a memoria di forma ovvero in grado di tornare alla forma originaria, dopo aver subito la deformazione e come principali campi di applicazione medicina e robotica. Stiamo parlando di smart materials o meglio materiali intelligenti che sottoposti a stimoli esterni di tipo meccanico o ambientale assumono caratteristiche e proprietà nuove come cambiare forma estendendosi o allargandosi. Veri e propri sistemi flessibili che percepiscono e rispondono ad ambienti mutevoli e che grazie alle proprietà intelligenti sono in grado di condizionare in modo decisivo la nostra vita soprattutto in settori rilevanti per la nostra salute. Ecco perché le applicazioni mediche di materiali intelligenti frutto di ricerche innovative e all’avanguardia, di contaminazioni tra tecnologie e di continui progressi rappresentano una parte importante del futuro dell’e-health.

Introduzione

Ogni anno a Snowbird, una località degli Stati Uniti vicina a Salt Lake County, nello Utah, dove si trovano le famose montagne rocciose e visitata soprattutto per le sue piste da sci, si svolge un convegno che ha come tema centrale i materiali intelligenti. Lo scopo di questa conferenza è quello di mettere insieme esperti provenienti da tutto il mondo, scelti tra discipline ingegneristiche e scientifiche che spaziano dalla meccanica all’ingegneria civile, fisica chimica e biologia, per discutere sulle innovazioni nel campo dei materiali intelligenti, sui progressi e sulle evoluzioni future per applicazioni e dispositivi ad essi legati. SMASIS è la sigla che identifica la conferenza che ogni anno annovera circa 300 partecipanti con oltre 250 presentazioni tecniche, la presenza di espositori dell’industria e offre opportunità di networking tra i diversi settori coinvolti.

In tutto il mondo, sono molti gli istituti ed i centri di ricerca che si occupano di sviluppare nuovi materiali intelligenti. Gli smart materials, infatti, sono materiali nati in laboratorio che una volta sottoposti a stimoli esterni, sviluppano una determinata reazione. Gli stimoli possono essere di diversa natura come l’alta temperatura, la pressione, la luce, l’umidità o il pH. Possono essere anche stimoli dovuti a stress di tipo fisico come nel caso di materiali che vengono piegati o ancora stimoli che si ottengono sottoponendo i materiali a campi elettrici e campi magnetici.

Grazie a questi stimoli esterni, i materiali si trasformano, modificano la forma per assumerne una diversa dando vita a tante possibili applicazioni. Ecco perché, il loro utilizzo anche se in molti casi ancora in via sperimentale, oggi è sempre più una realtà ed una opportunità di sviluppo in diversi settori e primo tra tutti, il settore medico.

Applicazioni biomediche

Nelle applicazioni biomediche l’utilizzo di materiali intelligenti viene solitamente suddiviso tra impianti o stent, strumenti chirurgici o odontoiatrici e apparecchi o strumenti per i controlli medici.

Negli stent, i materiali devono essere perfettamente compatibili visto che vengono impiantati all’interno del corpo. Lo stent generalmente è un tubicino di rete metallica che serve ad impedire che le arterie si otturino esercitando una sollecitazione radiale sulle pareti arteriose. I metalli intelligenti con cui possono essere realizzati gli stent possono essere introdotti ancora chiusi all’interno dei vasi che rischiano l’occlusione ed espandersi attivati dalla temperatura corporea permettendo una chirurgia non invasiva. Tra quelli più utilizzati per stent vascolari c'è il Nitinol un materiale a memoria di forma che viene utilizzato anche in altri ambiti come le missioni spaziali, la robotica e per la realizzazione di oggetti. Il Nitinol è molto flessibile ecco perché viene utilizzato anche negli apparecchi ortodontici e nelle placche per fratture.
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