Linea di Ricerca 1 - Fondazione Don Carlo Gnocchi

La solidità dei microaghi è stata valutata per i microaghi in
silicio da 300 μm in quanto quelli in acciaio, trovandosi già in
commercio, non necessitavano di ulteriori prove di robustezza.
I microaghi in silicio da 300 μm sottoposti a rottura per
compressione assiale si sono dimostrati sufficientemente
robusti: in particolare si è trovato che possono sopportare
forze rottura a compressione maggiori di un fattore 7 alle
forze in gioco durante l’inserzione nella cute. Tuttavia, presentando
una scarsa ripetibilità di piercing, lo studio si è focalizzato
in seguito solo sui microaghi in acciaio.
La biocompatibilità dei prototipi di dry electrode realizzati sotto
forma di matrici di 4 microaghi alti 1 mm è stata valutata con
esperimenti in vivo su modelli animali (ratti). I campioni trattati
(15 minuti e 5 ore), analizzati mediante microscopia elettronica
a trasmissione (TEM) o sottoposti a esperimenti di immunofluorescenza
hanno evidenziato che a livello morfologico non
è presente alcuna reazione infiammatoria locale. Tuttavia i
campioni a 5 ore, processati per la biologia molecolare, hanno
evidenziato, rispetto ai controlli, un’immediata e breve risposta
locale a livello genico, che tuttavia non si manifesta a livello
sistemico in quanto a tale livello non si rileva alcuna risposta
infiammatoria. L’espressione genica rivela che le terminazioni
nervose cutanee dei ratti rispondono leggermente in seguito
all’applicazione dei microaghi da 1 mm, soprattutto dopo 5 ore.
force [g]
2000
1500
1000
500
0
Fig. 2 10
Ex vivo 4 SC
skin
piercing
5 15 20 25 30
time [s]
Grafico della forza di reazione in funzione del tempo durante l’inserzione
dei microaghi in un campione di cute umana ex vivo.
Linea di Ricerca 1
Concludendo, seppur con una parziale espressione genica
di alcune citochine, nel complesso la device risulta biocompatibile.
I dati relativi alla lieve attivazione delle terminazioni
nervose suggeriscono che l’altezza ideale per evitare la
sensazione dolorifica dovrebbe essere inferiore a 1 mm.
Inoltre dopo 15 minuti e 5 ore della permanenza della device
si è verificata l’integrità del sistema e si è proceduto
a un’analisi visiva del tessuto cutaneo dei ratti: la cute non
presentava irritazione superficiale e rossore. In ultimo si è
voluta valutare la riproducibilità del piercing in termini biomeccanici
su campioni di cute umana in vivo: le forze di
inserzione ottenute sono comparabili a quelle ottenute su
campioni ex vivo (Fig. 3). Inoltre in tali prove è stata misurata
la sensazione dolorifica avvertita durante il contatto
dei microaghi: il dolore percepito è stato di 0,5-1 cm su
10, relativo a un lieve pizzicore. In conclusione in futuro si
potranno effettuare prove di monitoraggio di biopotenziali
utilizzando prototipi di dry electrode realizzando device
con microaghi di altezza di poco inferiore al millimetro (es.
900 μm) per mantenere l’efficacia del piercing ma riducendo
del tutto la sensazione di pizzicore percepita con 1 mm
di altezza.
PRODOTTI SCIENTIFICI
Abstract presentati a Congressi Internazionali e Nazionali:
– Bedoni M, Forvi E, Casella M, Cassarà DG, Donetti E, Gramatica
F. A promising biomedical device to overcome the
skin barrier for monitoring biopotentials. 37° Annual Meeting
of Society for Cutaneous Ultrastructure Research (SCUR).
Helsinki, 7-8 settembre. Exp. Dermatol., 2010;19:1033-4.
– Forvi E, Rizzo F, Carabalona R, Mazzoleni P, Bedoni M,
Casella M, O’Mahony C, Gramatica F. Microneedles electrodes
for biopotentials monitoring. Congresso del Gruppo
Nazionale di Bioingegneria. Torino, 8-10 luglio 2010.
– Forvi E, Soncini M, Bedoni M, Rizzo F, Casella M, O’Mahony
C, Gramatica F. A method to determine the margin of safety
for microneedles arrays. World Congress on Engineering
2010 – International Conference on Mechanical Engineering,
Londra, 30 giugno-02 luglio 2010.
È stata inoltre effettuata una presentazione scientifica contenente
alcuni risultati sperimentali in occasione del convegno Nano-
Ricerca corrente
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