Un gruppo di ricercatori della Rice University ha realizzato un metamateriale soffice che può cambiare forma e dimensioni sotto il controllo di un campo magnetico, mantenendo poi la nuova configurazione anche senza stimoli esterni. L’obiettivo? Rendere più sicuri e versatili i dispositivi medici ingeribili o impiantabili.
Il progetto, guidato da Yong Lin Kong, professore di ingegneria meccanica alla George R. Brown School of Engineering and Computing, punta a unire due caratteristiche che finora non si trovavano nello stesso materiale: flessibilità estrema e grande resistenza. A differenza di altri polimeri soffici, questo metamateriale è capace di sopportare carichi compressivi oltre dieci volte il proprio peso, mantenendo stabilità anche in condizioni difficili come alte temperature o ambienti corrosivi.
Si tratta di una proprietà fondamentale per chi deve operare in contesti complessi, come il tratto gastrointestinale umano, ricco di acidità e sollecitazioni meccaniche.
La chiave sta nella cosiddetta “multistabilità programmata”. Il team ha infatti inserito microstrutture a forma di trapezio e travi di rinforzo che, una volta deformate dal campo magnetico, bloccano la nuova configurazione creando una sorta di barriera energetica. In questo modo, la struttura resta nella forma scelta anche quando il magnete viene rimosso, come se avesse una memoria incorporata.
Il materiale è stato costruito grazie a stampi 3D che riproducono microarchitetture composte da travi inclinate e segmenti di supporto. Collegando più unità di base, i ricercatori hanno dato vita a strutture più grandi capaci di movimenti complessi, tra cui onde peristaltiche simili a quelle dell’intestino, che potrebbero rivelarsi utili per spostare o rilasciare fluidi in punti specifici del corpo.
L’approccio morbido, spiegano gli studiosi, è di vitale importanza per ridurre rischi comuni legati ai dispositivi rigidi, come ulcere, perforazioni o infiammazioni. Nei test, il metamateriale ha mantenuto le proprie funzionalità anche dopo lunghi periodi di stress e immersione in soluzioni acide, simulando le condizioni reali dello stomaco.
Secondo Kong, la possibilità di controllare da remoto forma e dimensione di un dispositivo all’interno del corpo apre scenari medici inediti: posizionamento mirato, rilascio controllato di farmaci o applicazione di forze meccaniche localizzate potrebbero diventare procedure più sicure ed efficaci. Il suo gruppo sta già lavorando a sistemi ingeribili per trattare l’obesità e a soluzioni simili destinate alla cura di mammiferi marini.
Il progetto, finanziato anche dal National Institutes of Health e dall’Office of Naval Research, è stato realizzato con la collaborazione di diversi giovani ricercatori e medici del Texas Medical Center, con l’obiettivo di integrare il metamateriale in sistemi di controllo fluidico wireless per applicazioni cliniche concrete. I risultati sono stati pubblicati sulla rivista Science Advances.
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