Dispositivi piezoelettrici biodegradabili per la medicina del futuro

Un gruppo di ricerca internazionale guidato dall'Istituto nanoscienze del Consiglio Nazionale delle Ricerche di Pisa (Cnr-Nano), in collaborazione con l'Università di Pisa, l'Università del Wisconsin-Madison e la Scuola Normale Superiore, ha compiuto un importante passo avanti nel settore biomedico. Il team ha sviluppato dispositivi piezoelettrici biodegradabili e ad alte prestazioni, una pietra miliare pubblicata sulla rivista Science Advances.

Questi dispositivi innovativi sono basati su nanocristalli di cellulosa e strati di metalli degradabili, come il molibdeno, organizzati in strutture multistrato. I dispositivi piezoelettrici sono capaci di trasformare la pressione o le vibrazioni in energia elettrica e viceversa, caratteristica che li rende ideali per applicazioni biomedicali come il monitoraggio cardiaco in tempo reale senza necessità di batterie.

"Questi dispositivi hanno mostrato una sensibilità eccezionale nella rilevazione della pressione e la capacità di generare una potenza generata sufficiente per monitorare il battito cardiaco in tempo reale. Inoltre, convertono i movimenti meccanici in energia elettrica, consentendo così di alimentare piccoli dispositivi elettronici, come sensori indossabili o impiantabili senza ricorrere a batterie", spiega Luana Persano, ricercatrice del Cnr-Nano e coordinatrice dello studio.

La biocompatibilità dei dispositivi, dimostrata attraverso esperimenti in vivo e test su cellule epiteliali polmonari e muscolari cardiache, ne conferma il potenziale applicativo in ambito medico. "Questa tecnologia apre nuove possibilità per applicazioni come il monitoraggio di organi, la medicina rigenerativa e il rilascio controllato di farmaci. Grazie a una combinazione innovativa di micro e nanotecnologia, siamo riusciti a sfruttare al meglio le proprietà piezoelettriche dei nanocristalli di cellulosa e abbiamo sviluppato una piattaforma unica, flessibile e ad alte prestazioni, adatta a una nuova generazione di sensori medici, autoalimentati e integrati nel nostro corpo e nell'ambiente in modo sempre più naturale", conclude Persano.

Il lavoro, svolto principalmente a Pisa presso il laboratorio Nest della Normale in cui confluiscono anche laboratori di Cnr-Nano, si inserisce nell'ambito del programma europeo Marie Curie BIOIMD, e si è avvalso della collaborazione dei gruppi di ricerca di Alessandra Operamolla, che ha sintetizzato i nanocristalli, e di Dario Pisignano, dell'Università di Pisa.