Targeting delle nanoparticelle con la robotica

COMPITO

L'automazione in oncologia

In medicina, in particolare nel trattamento o nell'operazione sui pazienti, i robot hanno ancora i loro limiti. Sebbene funzionino bene nella chirurgia roboticamente assistita, il loro uso è ancora lontano dallo standard. Tuttavia, la situazione potrebbe cambiare grazie al progetto SEON dell'Ospedale universitario di Erlangen, che sta utilizzando per la prima volta un robot Stäubli in oncologia.

Fino ad ora, alla maggior parte dei malati di cancro è stato prescritto un intervento chirurgico e/o chemioterapia. Quest'ultimo è di solito un modo arduo per chi ne soffre di combattere i tumori. Questo perché qualsiasi ciclo di trattamento chemioterapico richiede un tributo immenso sul corpo. I farmaci ad alte dosi necessari per combattere le cellule tumorali circolano attraverso il corpo. Nel processo, colpiscono anche le cellule sane, indebolendo il paziente.

L'obiettivo del progetto di ricerca SEON è quello di aprire strade completamente nuove per il trattamento dei tumori attraverso la robotica. L'idea è che i tumori solidi (metastasi) sarebbero presi di mira con precisione come alternativa alla chemio. A questo scopo, il team di Erlangen ha sviluppato nanoparticelle magnetiche che fungono da mezzo di trasporto per i farmaci.

Il robot scelto per questa delicata missione è un grande robot a sei assi Stäubli TX200 dotato di testa magnetica. In un processo chiamato "targeting magnetico del farmaco", la testa magnetica si libra sul corpo del paziente, dirigendo le nanoparticelle magnetiche con il principio attivo direttamente al tumore. Far funzionare la teoria nella pratica richiede gli sforzi di medici, ingegneri meccanici ed esperti di robotica.

SOLUZIONE

Rigorose precauzioni di sicurezza incorporate nella routine ospedaliera quotidiana

Fin dall'inizio del progetto, è diventato chiaro quanto sarebbe stato cruciale mettere in comune le competenze. Gli ospedali normalmente mirano a portare attrezzature pesanti come macchine a raggi X o scanner TC in una fase iniziale della costruzione, ad esempio prima che le pareti divisorie entrino. Nel caso del progetto SEON, tuttavia, il TX200 ha dovuto essere installato mentre l'ospedale continuava a svolgere le sue normali attività.

Ciò ha richiesto una pianificazione logistica esperta. Per l'azienda di ingegneria meccanica MBFZ toolcraft GmbH e i suoi partner, ciò significava aprire una parete esterna, sollevare il piedistallo e il robot preassemblato nell'edificio e richiudere  la parete, idealmente senza interrompere  la routine quotidiana della clinica.

Per consentire l'installazione del TX200 nel rispetto dei più elevati standard di sicurezza, il pavimento della sala di trattamento è stato preventivamente sottoposto a test statici ed è stato rinforzato per accogliere la macchina da due tonnellate. Dopo che il robot è stato manovrato con cura nella sua posizione calcolata  con precisione, il calcestruzzo è stato versato intorno alla base per garantire che potesse funzionare in sicurezza sfruttando appieno i suoi gradi di libertà.

Con il collegamento dei sistemi elettrici e di controllo, il TX200 era quasi pronto per entrare in azione dopo poche ore. Il passo successivo del progetto è stato l'installazione e la programmazione del robot da parte di esperti di Stäubli.

Per garantire che i medici dell'ospedale universitario di Erlangen potessero utilizzare in sicurezza il robot Stäubli per le loro ricerche, era necessaria una formazione intensiva. Due medici dell'ospedale hanno ricevuto diversi giorni di formazione tecnica sui comandi e sul pannello operativo del TX200 presso la sede centrale di Stäubli a Bayreuth. L'obiettivo era quello di far funzionare in sicurezza il TX200 su un manichino nel reparto di oncologia per far progredire la loro ricerca sul targeting magnetico dei farmaci.

Gli esperti di robotica di Stäubli si sono concentrati in particolare sul tema della sicurezza. A differenza di un ambiente industriale, il TX200 non è dotato di schermatura a protezione dell'operatore. Questo perché in un ambiente clinico è necessario che esseri umani e robot lavorino insieme in uno spazio ristretto per fornire un trattamento ottimale ai pazienti. Una prima volta per Stäubli!