Comunicato stampa dell’Istituto di BioRobotica della Scuola Superiore Sant’Anna**
Innovazione e ricerca robotica d’avanguardia per la terapia del diabete. PILLSID (PILl-refiLled implanted System for Intraperitoneal Delivery). Il nuovo sistema ideato a Pisa è un piccolo robot che viene impiantato a livello addominale nello spazio extraperitoneale. Primo al mondo con queste caratteristiche, funge da pompa per l’insulina e può essere ricaricato con capsule magnetiche ingeribili. È stato messo a punto grazie alla stretta collaborazione tra l’Istituto di BioRobotica della Scuola Superiore Sant’Anna, i Dipartimenti di Area Medica dell’Università di Pisa e dell’Azienda Ospedaliero-Universitaria Pisana. I risultati di uno studio preclinico sono stati pubblicati sulla rivista Science Robotics.
PILLSID: risultati preclinici molto incoraggianti
Il nuovo sistema robotico, validato sinora a livello preclinico, potrebbe essere una valida alternativa alle strategie attualmente impiegate per il controllo della glicemia, basate su iniezioni sottocutanee ripetute di insulina o su infusori indossabili. Il robot in studio permette di aggirare l’uso di porte di accesso, di cateteri, di aghi e siringhe. Il sistema sviluppato dai ricercatori coordinati da Arianna Menciassi, prorettrice vicaria della Scuola Superiore Sant’Anna di Pisa, oltre a consentire una terapia localizzata e un’infusione fisiologica può essere molto utile per le persone con diabete di tipo 1, in particolare per coloro che devono assumere insulina più volte al giorno.
“Lavoriamo da tempo nella robotica per terapia e chirurgia mini-invasiva – sottolinea Arianna Menciassi – Abbiamo sviluppato capsule per il monitoraggio gastrointestinale e sistemi magnetici per azionamenti remoti in chirurgia. Nell’ambito di una scuola di dottorato, nacque l’idea di pensare alle capsule come a degli shuttle che potessero rifornire degli organi interni artificiali, così da trattare patologie croniche di estrema rilevanza come il diabete. Un finanziamento della Regione Toscana ci ha permesso di ottenere questi incoraggianti risultati”.
Robot impiantabile che infonde insulina e capsule magnetiche per tenere sotto controllo il diabete
Nei futuri studi clinici, l’innovativo sistema robotico verrà impiantato chirurgicamente nello spazio extraperitoneale dell’addome e interfacciato all’intestino. PILLSID ha le caratteristiche di una pompa in grado di infondere insulina con elevata precisione. Quando il serbatoio del robot si esaurisce, l’assunzione di una pillola consentirà di rifornire il dispositivo attraverso uno speciale sistema di aggancio e trasferimento dell’insulina dalla pillola al serbatoio. Le capsule, assunte normalmente per bocca, attraversano l’intestino fino a una zona di “attracco” ricavata in un’ansa intestinale. A questo punto, si attiva un meccanismo magnetico per catturare la capsula, aspirare l’insulina e riempire il serbatoio del robot. Terminato il trasferimento del farmaco, si disattiva il meccanismo magnetico e la capsula vuota riprende il suo percorso fino alla normale eliminazione attraverso le feci. In combinazione con un sensore per il glucosio e un algoritmo di controllo, la pompa libererà l’insulina nei tempi e nelle quantità necessarie per una corretta regolazione della glicemia, operando così come un pancreas artificiale totalmente impiantabile.
Quali saranno i prossimi passi per la validazione all’uso clinico esteso?
“Questo sistema – spiega Veronica Iacovacci, post-doc dell’Istituto di BioRobotica e prima autrice dello studio – costituisce un significativo passo avanti nel campo dei sistemi robotici totalmente impiantabili e dei dispositivi per il rilascio controllato di farmaci. Un dispositivo di questo tipo, potrebbe consentire nel futuro di sviluppare il primo pancreas artificiale totalmente impiantabile e potrebbe essere impiegato anche nel trattamento di altre patologie croniche e acute a carico degli organi intraperitoneali. I prossimi passi per raggiungere la pratica clinica? Riguarderanno un’accurata ingegnerizzazione del sistema robotico, un miglioramento della tenuta stagna dell’impianto e delle interfacce con i tessuti del paziente, e infine una validazione preclinica a lungo termine per valutare i benefici prodotti dal sistema robotico nel trattamento di patologie croniche.”
Un lavoro di squadra di grande competenza
Il sistema robotico PILLSID è stato progettato e sviluppato grazie alle competenze di bioingegneria e robotica medica dell’Istituto di BioRobotica della Scuola Sant’Anna di Pisa, Scuola Universitaria Superiore di Pisa. Il protocollo preclinico, l’impianto del robot e il processo di controllo della glicemia sono frutto dell’intensa collaborazione con i Dipartimenti di Area Medica dell’Università di Pisa e dell’Azienda Ospedaliero-Universitaria Pisana.
“La consolidata collaborazione multidisciplinare tra ingegneri, medici, chirurghi di tre tra le più importanti istituzioni accademiche e assistenziali di Pisa – dichiarano Emanuele Federico Kauffmann e Fabio Vistoli, ricercatori dell’Università di Pisa e chirurghi dell’Azienda Ospedaliero-Universitaria Pisana, responsabili della validazione preclinica del nuovo sistema robotico – ha consentito di giungere rapidamente all’applicazione sperimentale di un dispositivo originale fondato su un principio applicativo potenzialmente utilizzabile in molteplici ambiti clinici, al di là di quanto testato nel quadro specifico della cura del diabete mellito. I risultati registrati sono così incoraggianti da far prevedere di poter giungere in tempi altrettanto rapidi, dopo un’ulteriore fase di sviluppo e rifinitura, alla fase di piena applicazione clinica sull’uomo”.
“Quest’anno – commenta Stefano Del Prato, professore del Dipartimento di Medicina Clinica e Sperimentale della Università di Pisa e Direttore della U.O. di Malattie del Metabolismo e Diabetologia della AOUP, che ha partecipato alla ricerca con il dr. Michele Aragona – corre il Centenario della scoperta dell’insulina (1921-2021), una tappa fondamentale nella storia della medicina e una svolta nella cura delle persone con diabete. Però, la terapia con insulina è complessa: richiede multiple iniezioni sottocutanee dell’insulina e un’attenta regolazione delle dosi in base a numerose misurazioni dei livelli di glicemia. Per questo sin dagli albori, la ricerca ha tentato di trovare soluzioni che permettessero una vita più agevole alla persona con diabete e un controllo della malattia più efficace. L’dea di un pancreas artificiale si sviluppò già 50 anni fa e ormai alcuni modelli sono prossimi all’impiego clinico. Ma la collaborazione tra Scuola Superiore Sant’Anna, Ateneo pisano e Azienda Ospedaliera apre, proprio in occasione di questo storico centenario, orizzonti ancor più ampi e promettenti per offrire un futuro migliore alle tante persone con diabete trattato con insulina”.
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“Intervista a Veronica Iacovacci, autrice di un innovativo sistema robotico per la cura del diabete” »
Reference
- Iacovacci, I. Tamadon, E. F. Kauffmann, S. Pane, V. Simoni, L. Marziale, M. Aragona, L. Cobuccio, M. Chiarugi, P. Dario, S. Del Prato, L. Ricotti, F. Vistoli, A. Menciassi – A fully implantable device for intraperitoneal drug delivery refilled by ingestible capsules. Sci Robot. 2021 Aug 18;6(57):eabh3328
**La Scuola Superiore Sant’Anna è un istituto universitario pubblico a statuto speciale, che opera nel campo delle scienze applicate: Scienze economiche e manageriali, Scienze Giuridiche, Scienze Politiche, Scienze agrarie e biotecnologie vegetali, Scienze Mediche e Ingegneria Industriale e dell’Informazione.
La Scuola persegue l’eccellenza e promuove l’internazionalizzazione della didattica e della ricerca, con l’obiettivo di sperimentare percorsi innovativi negli ambiti della formazione universitaria, della ricerca scientifica e della formazione avanzata.
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