Nuotare controcorrente con le onde sonore

Veicoli minuscoli, così piccoli da poter navigare nei nostri vasi sanguigni, dovrebbero in futuro consentire ai medici di effettuare biopsie all'interno del corpo, inserire stent o trasportare farmaci con precisione in punti difficili da raggiungere. Gli scienziati di tutto il mondo stanno attualmente ricercando e sviluppando questi microveicoli. Di solito vengono spinti e guidati da campi magnetici, acustici o dalla luce. Tuttavia, il movimento dei microveicoli contro un flusso di liquidi ha rappresentato finora una sfida importante. Ciò è necessario, tra l'altro, affinché le minuscole particelle possano navigare nei vasi sanguigni contro la direzione del flusso sanguigno. I ricercatori dell'ETH di Zurigo hanno ora sviluppato microveicoli che sono guidati da un campo esterno e possono nuotare contro corrente.

Nel loro esperimento di laboratorio, i ricercatori guidati da Daniel Ahmed e Bradley Nelson, professori del Dipartimento di ingegneria meccanica e dei processi dell'ETH di Zurigo, hanno utilizzato perle polimeriche magnetiche di ossido di ferro con un diametro di 3 micrometri. In un campo magnetico, queste si raggruppano per formare uno sciame con un diametro compreso tra 15 e 40 micrometri. Gli scienziati hanno studiato il comportamento di questo sciame di microsfere in un tubo di vetro sottile in cui scorreva del liquido. I tubi di vetro utilizzati avevano un diametro compreso tra 150 e 300 micrometri ed erano quindi di dimensioni simili ai vasi sanguigni di un tumore.

Per far risalire lo sciame di perline in questo tubo, i ricercatori dell'ETH hanno usato lo stesso trucco dei navigatori in un fiume: Questi ultimi remano controcorrente vicino alle rive. La velocità del flusso è inferiore rispetto al centro del fiume a causa della resistenza di attrito della riva.

Utilizzando ultrasuoni di una frequenza specifica, gli scienziati hanno prima avvicinato lo sciame di microsfere alla parete del tubo. I ricercatori sono poi riusciti a spostare lo sciame contro la direzione del flusso utilizzando un campo magnetico rotante.

Successivamente, i ricercatori vogliono studiare il comportamento dei microveicoli nei vasi sanguigni degli animali. "Poiché sia le onde ultrasonore che i campi magnetici penetrano nel tessuto corporeo, il nostro metodo è adatto anche per guidare i microveicoli all'interno del corpo", afferma l'ETH professor Ahmed.

I futuri campi di applicazione includono la microchirurgia, come la disostruzione di vasi sanguigni ostruiti. Inoltre, un giorno i microveicoli potrebbero essere utilizzati per trasportare i farmaci antitumorali ai tumori Chi siamo e per introdurli nel tessuto tumorale. Infine, un altro campo di applicazione è l'introduzione di farmaci dai vasi sanguigni al tessuto cerebrale.