Il muscolo artificiale, le scoperte dell'ingegneria biomedica
Introduzione - Il muscolo artificiale, le scoperte dell'ingegneria biomedica
L’ingegneria biomedica negli ultimi anni ha fatto degli enormi passi avanti, permettendo, ad esempio, a persone che, fino a qualche anno fa, erano costretti su una sedia a rotelle per gli esiti di incidenti o di patologie degenerative, di poter ritornare a camminare grazie all’uso di protesi o addirittura all’uso di esoscheletri, cose che potevamo vedere solamente nei film fino a qualche anno fa.
Ha fatto molto scalpore nel mondo scientifico il lavoro portato avanti dall’ Ing. Caterina Lamuta, nativa di Terranova da Sibari (Cs), un piccolo borgo in provincia di Cosenza che si trova sulle colline che si affacciano sulla Piana di Sibari. Caterina dopo essersi laureata brillantemente presso l’Università della Calabria in Ingegneria Meccanica, ha proseguito il suo lavoro in ambito universitario attraverso un dottorato di ricerca, che l’ha portata ad iniziare una collaborazione con l’Università dell’Illinois negli Usa.
E’ proprio qui che, insieme alla sua equipe, hanno svilappato un’invenzione che, sicuramente, rivoluzionerà il mondo dell’ingegneria biomedica nei prossi anni a venire:
IL MUSCOLO ARTIFICIALE.
La curiosità nel saperne di più su questa invenzione ci ha portato a contattare direttamente Caterina per intervistarla e farci spiegare direttamente da lei questa nuova scoperta e le sue possibili applicazioni in ambito medico e riabilitativo.
INDICE
Intervista alla Dott.ssa Lamuta Caterina
Ciao Caterina, sono lieto di poter fare questa intervista con te per conto di Fisioterapia Italia, il nuovo network della Fisioterapia.
Sono rimasto molto colpito del lavoro che stai portando avanti negli Usa, per conto dell'Università dell'Illinois (), sulla fabbricazione di una fibra muscolare artificiale composta da gomma di silossano rinforzato da fibre di carbonio.
Questo contenuto è prodotto dal dott. Zampilli Francesco fisioterapista del centro fisioterapico FISIOKINETIC di TERRANOVA DA SIBARI / CALABRIA, affiliato Fisioterapia Italia
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Puoi spiegarci in cosa consiste questa tua scoperta?
Innanzi tutto voglio ringraziarvi per avermi dato la possibilità di divulgare questa scoperta.
Inoltre voglio specificare che ho iniziato questo lavoro all’Universita’ dell’Illinois come Postdoc e ora sto continuando a lavorare su questo topic come Assistant Professor all’Universita’ dell’Iowa.
Il muscolo artificiale da noi sviluppato puo’ essere semplicemente considerato una molla elicoidale, ovvero un filo (composto da fibre di carbonio e gomma siliconica) avvolto a forma di elica. Riscaldando il filo (attraverso un input termico o elettrico) si ottiene l’aumento del raggio del filo mentre la sua lunghezza rimane costante (a causa delle proprietà anisotrope delle fibre di carbonio).
L’aumento del raggio comporta un incremento della rigidezza della molla e una contrazione della stessa. Due molle di diversa rigidezza infatti sono caratterizzate da diverse posizioni di equilibrio quando lo stesso peso viene attaccato alla loro estremità.
Il peso attaccato alla molla piu’ rigida si trova ad una posizione superiore rispetto a quello attaccato alla molla meno rigida (che oppone meno resistenza). La contrazione del nostro muscolo artificiale è dunque una conseguenza della transizione dalla precedente condizione di equilibrio della molla meno rigida alla successiva condizione di equilibrio della molla più rigida. Questi muscoli artificiali presentano delle eccellenti proprietà meccaniche: sono infatti in grado di sollevare fino a 12600 volte il proprio peso e fornire un lavoro specifico 18 volte più grande di quello fornito dai muscoli umani.
Pensi che possano esserci delle applicazioni in ambito sanitario, eventualmente quali e quando?
Certamente. La riabilitazione con dispositivi robotici come esoscheletri sta diventando sempre più frequente e performante oggigiorno. Le attuali tecnologie utilizzano principalmente muscoli artificiali pneumatici che per funzionare hanno bisogno di ingombranti e rumorosi compressori.
I muscoli artificiali da noi sviluppati possono essere attuati con pochi volts e rappresentano un’alternativa leggera ed economica per lo sviluppo di attrezzature robotiche in ambito riabilitativo.
Questo contenuto è prodotto dal dott. Zampilli Francesco fisioterapista del centro fisioterapico FISIOKINETIC di TERRANOVA DA SIBARI / CALABRIA, affiliato Fisioterapia Italia
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Avete già testato le fibre in applicazioni pratiche?
Non ancora, ma ci stiamo lavorando. Al momento stiamo ancora caratterizzando questi muscoli artificiali e stiamo lavorando allo sviluppo di dispositivi in ambito robotico.
Sei un ingegnere Meccanico come è nata questa idea, essendo più di pertinenza biomedica
Come ricercatrice in ambito meccanico sono sempre stata interessata ai materiali intelligenti in grado di adattare le proprie caratteristiche in base a stimoli esterni. I “coiled artificial muscles” rientrano in questa grande categoria. Nell’ambito della ricerca poi, il settore di ingegneria meccanica e quello di ingegneria biomedica sono strettamente connessi.
Come mai hai sviluppato questa idea negli Usa e non in Italia?
Non credo ci sia una ragione specifica. Ho deciso di trasferirmi negli Stati Uniti per ragioni familiari e l’idea è nata mentre lavoravo come Post doc all’Università dell’Illinois.
Credi che possa essere sviluppata questa tecnologia in Italia? Se sì, perché e come; se no, cosa lo impedisce?
Certo, non c’è nulla che impedisce lo sviluppo di questa tecnologia in Italia e in qualsiasi altro paese del mondo. Si tratta di una tecnologia semplice, caratterizzata da materiali economici e facilmente accessibili.
L’Italia poi non ha nulla da invidiare agli Stati Uniti in termini di qualità di ricerca scientifica. I ricercatori italiani sono stimatissimi in tutto il mondo.
http://iopscience.iop.org/article/10.1088/1361-665X/aab52b/meta