Gli scienziati dell’EPFL hanno inventato un microcatetere neurovascolare straordinariamente piccolo e ultra-flessibile. Spinto dal flusso sanguigno, può attraversare in sicurezza le arterie più ramificate in pochi secondi
I microcateteri sono dispositivi medici in grado di attraversare i vasi sanguigni del corpo per somministrare trattamenti salvavita, come la disostruzione di arterie ostruite o l’arresto di emorragie. Possono anche essere utilizzati per interrompere l’apporto di sangue a un tumore o per somministrare una chemioterapia altamente mirata.
Fino ad oggi, i neuroradiologi interventisti hanno utilizzato fili guida per introdurre meticolosamente i microcateteri nei tortuosi meandri dei vasi sanguigni, utilizzando una noiosa tecnica di spinta e rotazione che rischia di danneggiare le pareti dei vasi. Ma questi strumenti sono ancora troppo ingombranti per raggiungere i vasi sanguigni più remoti e ramificati del cervello, che possono avere un diametro inferiore a 150 micron - circa la dimensione di un capello umano.
Per superare queste difficoltà, gli scienziati hanno sviluppato microrobot senza fili che possono essere guidati verso un sito di trattamento utilizzando campi magnetici o onde acustiche. Ma secondo Selman Sakar, responsabile del laboratorio MicroBioRobotic Systems della Facoltà di Ingegneria dell’EPFL, i cateteri sono ancora la soluzione più efficace con un design ripensato.
"I cateteri hanno il vantaggio di non porre problemi di rimozione dopo l’uso e non sono limitati dalla quantità di sostanza che possono trasportare. Allo stesso tempo, molti vasi sanguigni sono fuori dalla portata di un catetere tradizionale", spiega Selman Sakar. "Per questo abbiamo sviluppato e testato MagFlow: un microcatetere magnetico ultra-miniaturizzato - grande la metà dei microcateteri di riferimento - che riduce al minimo il contatto con le pareti dei vasi sanguigni lasciandosi trasportare dall’energia cinetica del flusso sanguigno"
Nuove strade per la medicina
Il concetto di MagFlow è stato inizialmente delineato nel 2020 come un dispositivo polimerico piatto a forma di nastro (a differenza degli strumenti endovascolari tradizionali, che sono cilindrici) con una punta magnetica. Ora, in collaborazione con il neuroradiologo interventista Pascal Mosimann del Toronto Western Hospital (Canada), Selman Sakar e il neolaureato EPFL Lucio Pancaldi hanno trasformato questo concetto in un microcatetere completamente funzionale. Due fogli di polimero incollati permettono al corpo del dispositivo di gonfiarsi "come una manichetta" per erogare fluidi o liquidi biomedici viscosi.
Parallelamente, il team dell’EPFL ha sviluppato una piattaforma di controllo robotica, OmniMag, che guida il microcatetere utilizzando un generatore di campo magnetico montato su un braccio robotico. Utilizzando il movimento della mano del medico su uno stilo, OmniMag calcola automaticamente l’orientamento del campo magnetico necessario per guidare la punta magnetica del MagFlow nella direzione desiderata.
C’è molto entusiasmo per questa tecnologia brevettata e vogliamo svilupparla ulteriormente. Stiamo per lanciare una start-up
Selman Sakar, responsabile del laboratorio di sistemi microbiologici
In esperimenti condotti presso un centro di ricerca di Parigi, il team ha dimostrato le capacità uniche di MagFlow infiltrandosi in arterie estremamente strette e tortuose nella testa, nel collo e nella colonna vertebrale di maiali per somministrare agenti di contrasto e di embolizzazione in modo rapido e sicuro. I risultati di questi esperimenti sono stati pubblicati su Science Robotics.
"I nostri risultati sperimentali rendono il concetto di navigazione guidata dal flusso una soluzione clinica praticabile che potrebbe in ultima analisi aprire nuove vie di trattamento per le malattie cardiovascolari", riassume Lucio Pancaldi.
In futuro, gli scienziati ritengono che il MagFlow potrebbe accedere ai vasi sanguigni di adulti affetti da ictus emorragico o malformazioni arteriovenose, nonché di pazienti pediatrici affetti da cancro. La loro tecnologia ha già suscitato l’interesse della comunità medica e attualmente stanno collaborando con i medici del CHUV e dell’Ospedale oftalmico Jules Gonin per sviluppare MagFlow per il trattamento del retinoblastoma. "C’è molto entusiasmo per questa tecnologia brevettata e vogliamo svilupparla ulteriormente. Stiamo per lanciare una start-up", afferma Selman Sakar.
Aggiunge che, oltre al cateterismo, questa tecnologia innovativa apre la strada ad applicazioni in neurologia. "Stiamo collaborando con neurochirurghi ed epilettologi dell’Inselspital di Berna per sviluppare elettrodi in grado di navigare nei vasi sanguigni utilizzando il concetto di MagFlow per mappare l’attività convulsiva in modo minimamente invasivo"
Riferimenti
Lucio Pancaldi et al, Microcatetere magnetico guidato dal flusso per l’embolizzazione arteriosa superselettiva.Sci. Robot.10,eadu4003(2025).DOI: 10.1126/scirobotics.adu4003
