Sembra fantascienza, eppure potrebbe essere una realtà ormai vicina. Immaginate dei dispositivi robotici di dimensioni microscopiche, ispirati alle cellule e capaci di muoversi in maniera autonoma all’interno del corpo umano per eseguire procedure mediche non invasive. La nuova frontiera della microrobotica si afferma a livello europeo grazie al progetto CELLOIDS, finanziato dallo European Research Council (ERC) con fondi ERC Starting grants. Il progetto, iniziato ufficialmente il primo febbraio 2021 e che avrà una durata di 5 anni con un investimento pari a 1,5 milioni di Euro, è coordinato da Stefano Palagi, entrato in servizio a inizio 2021 come ricercatore dell’Istituto di BioRobotica della Scuola Superiore Sant’Anna. Dopo aver conseguito il dottorato presso la Scuola Superiore Sant’Anna, Palagi ha trascorso un periodo all’estero presso il Max Planck Institute for Intelligent Systems, in Germania, prima di rientrare in Italia come ricercatore presso l’Istituto Italiano di Tecnologia. All’interno del gruppo Bioinspired Soft Robotics del Center for Micro-BioRobotics di IIT, Palagi ha ideato e avviato il suo progetto che si completerà, attraverso i fondi ERC, alla Scuola Superiore Sant’Anna. Per saperne di più e conoscere ancora meglio questo straordinario progetto abbiamo intervistato Stefano Palagi.

Quali sono le possibili applicazioni di questo progetto in campo biomedico?

Il progetto CELLOIDS (Cell-inspired particle-based intelligent microrobots), finanziato dallo European Research Council all’interno del programma Horizon2020, prevede lo sviluppo di microrobot (dispositivi robotici mobili di dimensioni inferiori al millimetro) che imitino il cosiddetto movimento amoeboide che i linfociti e alcune cellule tumorali utilizzano per muoversi nei tessuti corporei. Il progetto, della durata di cinque anni, si pone come obiettivo lo sviluppo di microrobot “celloidi” (in quanto ispirati alle cellule) con diversi gradi di autonomia (da completamente teleoperati a completamenti autonomi) e la valutazione delle loro capacità di locomozione in phantom che simulino le proprietà meccaniche e la porosità dei tessuti molli. Il progetto non prevede test né in vivo né in vitro, in quanto focalizzato sullo sviluppo di tecnologie microrobotiche abilitanti. Come prospettiva futura, i microrobot sviluppati all’interno di CELLOIDS rappresenteranno delle piattaforme per lo sviluppo di diversi tipi di microrobot medicali, con applicazioni come il rilascio localizzato di farmaci in tessuti molli e organi delicati. Un’altra ricaduta biomedica del progetto è una migliore comprensione della migrazione delle cellule del sistema immunitario e delle cellule tumorali nei tessuti corporei. I microrobot celloidi rappresenteranno infatti un valido modello robotico per lo studio della mobilità delle cellule a cui sono ispirati.

Il progetto è nato da un confronto con il mondo medico-scientifico per rispondere a esigenze specifiche?

No. CELLOIDS si pone come obiettivo lo sviluppo di tecnologie microrobotiche abilitanti. La microrobotica è un settore ancora molto giovane, e molte tecnologie di base devono ancora essere pensate. Durante lo svolgimento del progetto, sulla base dei risultati ottenuti, potrà essere avviato un confronto con il mondo medico-scientifico per definire la direzione di sviluppo applicativo delle tecnologie più promettenti.

Il progetto coinvolgerà alcuni partner?

No. Il finanziamento è interamente dedicato al mio gruppo di ricerca, il Microscale Robotics Laboratory, in costituzione presso l’Istituto di BioRobotica della Scuola Superiore Sant’Anna di Pisa proprio grazie al finanziamento dell’ERC.

Pensate a collaborazioni con l’industria dei dispositivi medici? Il progetto comporterà innovazione anche nel campo dei materiali?

Non ancora, ma tali collaborazioni saranno possibili una volta sviluppati i primi proof-of-concept. Sì, da un certo punto di vista ci sarà innovazione anche nel campo dei materiali. Doteremo i microrobot di autonomia e “intelligenza” (sempre proporzionata alla loro dimensione – paragonabile a quella di una singola cellula) non tramite elettronica e microprocessori, ma tramite i materiali di cui saranno costituiti. In un certo senso, i microrobot celloidi potranno essere considerati delle unità di “materiale intelligente” o di “materiale robotico”.

Lei è tornato in Italia dopo un’importante esperienza all’estero, cosa ha portato in Germania dei suoi studi in Italia e che tipo di valore riporta ora in Italia?

In Germania ho portato una preparazione interdisciplinare, ottenuta nella Laurea in Ingegneria Biomedica e nel dottorato di ricerca in Biorobotica conseguiti in Italia, che mi ha permesso di imparare concetti e metodi diversi e di affrontare i problemi con approcci nuovi ed originali. Nell’esperienza all’estero ho affrontato tematiche di ricerca nuove, apprendendo approcci di lavoro diversi, interagendo con i leader a livello mondiale del settore della microrobotica, e confrontandomi con una cultura della ricerca ed una società diverse. Questa esperienza mi ha arricchito di uno spettro di conoscenze, competenze e nuovi approcci che ho riportato con me prima all’Istituto Italiano di Tecnologia ed ora alla Scuola Superiore Sant’Anna, e che mi aiuteranno ad affrontare questa nuova sfida qui in Italia.