SVILUPPO E INGEGNERIZZAZIONE DI MICRO-SENSORI WIRELESS IMPIANTABILI PER MONITORARE LE PROTESI ORTOPEDICHE (codice: RBIN04JFNF)

Molte applicazioni cliniche in ambito ortopedico (protesi articolari, osteosintesi, osteotomie, integrazione di biomateriali di scaffholding) si gioverebbero‘della disponibilita’ di sensori di movimento impiantabili. Cio’ consentirebbe al clinico di monitorare l’avanzamento della riparazione tissutale e dell’osteointegrazione, rilevando un’eventuale mobilizzazione dell’impianto o la mancata unione di fratture ossee. Cio’ comporterebbe una diagnosi precoce, una riduzione delle complicanze, ed una riduzione dei costi di diagnostica. I Partner di questo consorzio hanno sviluppato metodiche sofisticate, riconosciute internazionalmente, per misurare in vitro i micro-movimenti tra segmenti ossei o tra osso e impianto. Tuttavia, tali protocolli, molto efficaci in laboratorio, non sono direttamente applicabili al paziente. Le problematiche da risolvere sono: - miglioramento della sensibilita’ e precisione del micro-sensore - miniaturizzazione (sensore di 1 mm di dimensione) - osteointegrazione (superfici nano-strutturate per garantire l’integrazione con i tessuti circostanti) - rilevazione, trasmissione, e alimentazione wireless del sensore, una volta impiantato nel corpo del paziente, non richieda alcun collegamento invasivo - assenza di rischi quali radioesposizione ed anestesie locali (sensore ridurra' i rischi per il paziente rispetto alle diagnostiche classiche) Al momento non esistono sistemi impiantabili in grado di fare tali rilevazioni con sufficiente accuratezza, soddisfacendo i requisiti sopra elencati. Tuttavia, l’avanzamento delle ricerche sui micro-sensori di posizione basati sulla variazione delle frequenze di risonanza (Technion, IntelliJoint), sulle misure di micro-movimento (UniBo-DIEM), sui biomateriali e sulle nanotecnologie per la funzionalizzazione superficiale (Jer-VetMed), sulle tecniche di misura di osteointegrazione (IOR-LTM), gli algoritmi e l’hardware per eseguire un real-time processing (UniBo-DEIS), oggi rendono possibile sviluppare applicazioni accurate, non invasive e sicure. I Partner di questo progetto hanno un’esperienza pluriennale di collaborazione. Studi preliminari intrapresi da questo consorzio hanno dato risultati assai incoraggianti. Ciascun Partner fornira’ una competenza specifica, nel settore in cui e’ centro di eccellenza. Cio’ consentira’ di sviluppare un micro-sensore di spostamento impiantabile che sfruttera’ tutte le tecnologie sopra descritte. Il progetto e’ diviso in work packages, con responsabilita’ ben definite. I frequenti incontri previsti e la mobilita’ consentiranno un efficace scambio di know-how e la sincronizzazione tra le fasi del progetto. Il progetto e’ cosi’ articolato: - implementazione di un sensore reale basato sul principio di funzionamento delle frequenze di risonanza - ottimizzazione e miniaturizzazione del sensore - esecuzione di prove in vitro, misure meccaniche ed elettriche per la validazione del prototipo - sviluppo di hardware e software embedded per l’elaborazione del segnale - scelta e sviluppo dei biomateriali - funzionalizzazione della superficie esterna per garantirne un’efficace integrazione con i tessuti - validazione in vitro su modelli semplificati e su segmenti anatomici - predisposizione in vista dello studio su animali Il prodotto finale del progetto e’ un micro-sensore di spostamento impiantabile con accuratezza dell’ordine dei decimi di mm, in grado di rilevare spostamenti clinicamente rilevanti tra segmenti ossei o tra protesi ed impianto. Esso avra’ superato tutta la filiera dell’ottimizzazione, validazione ed ingegnerizzazione e sara’ pronto per le prove su animali. Nella fase finale del progetto si prenderanno contatti con le aziende del settore ortopedico per predisporne l’impiego, prima in clinical trial, e successivamente su scala industriale. I Partner hanno concordato criteri di valutazione e metriche per le varie fasi del progetto. Cio’ rendera’ semplice ed immediata la verifica delle varie fasi di ...