Nuova ricerca che decostruisce l’anatomia di a Ape stinger potrebbe contribuire ad aprire la strada a una futura generazione di dispositivi medici miniaturizzati utilizzati per la somministrazione di farmaci negli esseri umani.
Arti del pungiglione delle api. Credito immagine: Dott.ssa Fiorella Ramirez Esquivel / UNSW.
Recentemente pubblicato sulla rivista iScienzale decostruzioni 3D ad alta risoluzione prodotte da UNSW Canberra i ricercatori rivelano le proprietà uniche del potente meccanismo di difesa delle api, compresi i numerosi barbigli responsabili del motivo per cui il pungiglione può penetrare più in profondità nella pelle pompando il veleno dopo la puntura.
Secondo il ricercatore principale Professore Associato Sridhar Raviil meccanismo di rilascio autonomo del pungiglione dell’ape presenta numerose caratteristiche che potrebbero aiutare i ricercatori a sviluppare in futuro dispositivi medici su piccola scala e minimamente invasivi.
“Non abbiamo mai prodotto prima immagini con questo livello di dettaglio, e ci hanno fornito nuove e straordinarie informazioni sulle funzioni del pungiglione delle api”, ha affermato A/Prof. Ravi ha detto. “Grazie a queste immagini più chiare e precise, abbiamo scoperto potenziali opportunità nella microperforazione medica, nelle micropompe e nella somministrazione di farmaci molto più mirata”.
A/prof. Ravi ha affermato che esiste anche la possibilità di sviluppare metodi di “ancoraggio” migliorati che consentiranno ai dispositivi medici o ai cerotti adesivi di aderire alla pelle senza la necessità di adesivi chimici che possono causare irritazione o essere non utilizzabili su superfici umide, come l’interno del corpo .
“Studi precedenti hanno dimostrato che il pungiglione di un’ape è molto bravo a perforare la pelle con una forza minima, ma è difficile da rimuovere una volta incastonato”, ha affermato A/Prof. Ravi ha detto. “Si tratta di una proprietà utile per i dispositivi medici che devono essere inseriti in modo molto preciso senza danneggiare i tessuti circostanti”.
Le decostruzioni 3D hanno anche portato il team di ricerca dell’UNSW Canberra a sviluppare prototipi di dispositivi che simulano le azioni uniche di perforazione e pompaggio del pungiglione delle api.
“Il pungiglione di un’ape deve essere in grado di perforare la pelle senza deformarsi e deve staccare e coordinare in modo sicuro le contrazioni muscolari che generano la puntura”, ha affermato Dott.ssa Fiorella Ramirez Esquivel, l’altro ricercatore principale del progetto. “Ciò significa sia agire più in profondità nei tessuti sia pompare il veleno in modo rapido ed efficiente”.
Il dottor Ramirez Esquivel ha affermato che, poiché il pungiglione di un’ape è così piccolo – appena circa 2 mm di lunghezza – il gruppo di ricerca ha dovuto utilizzare una combinazione di tecniche per osservare il pungiglione e decodificare come funziona.
“[The 3D de-constructions] sono stati fantastici perché ci hanno permesso di stampare in 3D l’intero pungiglione e di ingrandirlo su una scala in cui possiamo spostare tutte le parti per capire come funzionano insieme”, ha affermato il dott. Ramirez Esquivel.
“Anche filmare ad alta velocità il pungiglione in azione è stata una sfida significativa, ma è stato determinante per capire come funziona”.
Un primo piano delle parti del piercing al pungiglione dell’ape. Credito immagine: Dott.ssa Fiorella Ramirez Esquivel / UNSW.
Il dottor Ramirez Esquivel ha affermato che comprendere l’evoluzione del pungiglione delle api è un ottimo esempio di come possiamo fare progressi imparando di più su altre specie animali e vegetali.
“I pungiglioni delle api sono strutture incredibilmente complesse con numerosi componenti mobili che sono anche incredibilmente efficaci ed efficienti in quello che fanno”, ha detto il dottor Ramirez Esquivel. “Più lo esaminiamo, più troviamo incredibili complessità legate al modo in cui svolge il suo lavoro.”
I ricercatori affermano di essere entusiasti del potenziale dei diversi progetti bioispirati in medicina.
“Mentre la produzione avanzata fa passi da gigante in ciò che possiamo realizzare, i materiali naturali come la cuticola degli insetti diventeranno sempre più rilevanti per la progettazione di robot morbidi e microdispositivi”, ha affermato il dott. Ramirez Esquivel.
Fonte: UNSW
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