Un nuovo adesivo meccanicamente attivo combatte l'atrofia muscolare

22 novembre 2022 Di Jim Hammerand

Prototipi di dispositivi con adesivo tissutale gel-elastomero-nitinolo meccanicamente attivi (MAGENTA) realizzati con una molla in nitinol e isolamento in elastomero, con un centesimo per scala [Foto per gentile concessione del Wyss Institute dell'Università di Harvard]

Lo chiamano MAGENTA, acronimo di adesivo tissutale gel-elastomero-nitinolo meccanicamente attivo. I ricercatori del Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering dell’Università di Harvard e della Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences hanno testato con successo MAGENTA in un modello animale e hanno pubblicato il loro studio su Nature Materials.

"Con MAGENTA, abbiamo sviluppato un nuovo sistema integrato multicomponente per la meccanostimolazione dei muscoli che può essere posizionato direttamente sul tessuto muscolare per attivare percorsi molecolari chiave per la crescita", ha affermato l'autore senior David Mooney, membro fondatore della facoltà principale di Wyss, in una conferenza stampa. comunicato stampa. "Mentre lo studio fornisce innanzitutto la prova del fatto che i movimenti di allungamento e contrazione forniti esternamente possono prevenire l'atrofia in un modello animale, riteniamo che il design principale del dispositivo possa essere ampiamente adattato a vari contesti patologici in cui l'atrofia è un problema importante. ."

Il sistema MAGENTA utilizza una molla realizzata in nitinol, una lega di nichel-titanio utilizzata nei dispositivi medici per le sue capacità di memoria di forma. Una volta riscaldata, la molla in nitinol si attiva rapidamente, controllata da un'unità a microprocessore programmata con la frequenza e la durata dei cicli di allungamento e contrazione.

Un materiale elastomerico isola la molla in nitinol del dispositivo MAGENTA, che è fissata al tessuto muscolare con un "adesivo tenace". Il dispositivo trasmette la forza meccanica in profondità nel muscolo quando è allineato con l'asse naturale del movimento muscolare.

[Illustrazione per gentile concessione del Wyss Institute dell'Università di Harvard]

I ricercatori hanno quindi posizionato il dispositivo sulle zampe dei topi e li hanno ingessati per un massimo di due settimane.

"Mentre i muscoli non trattati e quelli trattati con il dispositivo ma non stimolati si deterioravano in modo significativo durante questo periodo, i muscoli attivamente stimolati hanno mostrato un ridotto atrofia muscolare", ha detto Sungmin Nam, primo autore e membro dello sviluppo tecnologico di Wyss, nel comunicato stampa. "Il nostro approccio potrebbe anche promuovere il recupero della massa muscolare che era già stata persa in un periodo di immobilizzazione di tre settimane e indurre l'attivazione delle principali vie di meccanotrasduzione biochimiche note per stimolare la sintesi proteica e la crescita muscolare."

Queste immagini mostrano il dispositivo MAGENTA, come appare quando viene impiantato sul muscolo del polpaccio di un topo e lo spostamento causato dal dispositivo. [Immagine per gentile concessione del Wyss Institute dell'Università di Harvard]

I ricercatori hanno anche sperimentato l’uso della luce per azionare il dispositivo, sostituendo i fili che collegano la molla in nitinol al microprocessore. La luce laser che filtrava attraverso la pelle era in grado di attivare il dispositivo, ma non raggiungeva le stesse frequenze, con il tessuto adiposo che apparentemente assorbiva parte della luce.

I ricercatori ritengono che le prestazioni del dispositivo e la sensibilità alla luce possano essere migliorate.

"Le capacità generali di MAGENTA e il fatto che il suo assemblaggio può essere facilmente scalato da millimetri a diversi centimetri potrebbero renderlo interessante come elemento centrale della futura meccanoterapia non solo per trattare l'atrofia, ma forse anche per accelerare la rigenerazione della pelle, del cuore e di altri tessuti. luoghi che potrebbero trarre beneficio da questa forma di meccanotrasduzione", ha detto Nam.