Lo sviluppo della bionica in Italia

Nata come scienza interdisciplinare, la bionica mette assieme vari saperi il cui scopo è quello di sintetizzare e riprodurre le funzioni studiate in natura attraverso modelli meccanici.

di Antonio Virgili – vicepresidente Lidu onlus

La bionica è la scienza che studia le funzioni sensorie e motorie degli organismi viventi, al fine di individuare soluzioni sofisticate per problemi tecnici e di riprodurle o potenziarle con dispositivi elettronici o di altro tipo.  Nata come scienza interdisciplinare, la bionica mette assieme vari saperi il cui scopo è quello di sintetizzare e riprodurre le funzioni studiate in natura attraverso modelli meccanici.  Il concetto di bionica era tipico del modo di operare del grande Leonardo da Vinci. Le macchine ideate dalla mente del genio rinascimentale, altro non erano che un’imitazione della natura: dall’osservazione dei meccanismi fisici, Leonardo applicava l’ingegneria al fine di ideare macchine che riproducessero i medesimi processi osservati in natura. L’importanza sociale della bionica è data dalle sue applicazioni alla medicina. Quello delle protesi bioniche è uno degli ambiti in cui tale scienza viene applicata con crescenti successi per risolvere problemi, più o meno grandi, legati all’essere umano. Un esempio concreto della bionica applicata alla medicina è l’impianto cocleare, inventato per sconfiggere la sordità negli esseri umani. Le recenti paraolimpiadi sono anche state una involontaria vetrina delle potenzialità e dell’importanza delle protesi, da quelle più semplici a quelle più complesse, per la vita di milioni di persone. L’Italia vanta una presenza molto qualificata e innovativa nel settore della ricerca e delle applicazioni della bionica per uso medico e nella robotica.

Da un punto di vista economico, la bionica, assieme alle biotecnologie, è uno dei settori specializzati più in crescita in Italia, assieme contano più di 700 imprese, un comparto che negli ultimi anni ha fatturato oltre 10 miliardi di euro annui, dando lavoro a circa tredicimila persone. Elemento fondamentale di grande importanza, queste imprese hanno investito circa 1,8 miliardi in ricerca e sviluppo. Numerose le aziende medio piccole e startup nel settore della bionica, e le previsioni in Italia ed in Europa mostrano una ulteriore crescita.    La Commissione Europea segue con attenzione il comparto: nel giugno 2023, ha presentato il progetto STEP Strategic Technologies for Europe Platform con l’idea di creare una Piattaforma per le tecnologie strategiche per l’Europa che fornirà sostegno allo sviluppo o alla fabbricazione all’interno dell’Unione di tecnologie critiche con particolare riferimento alle tecnologie ad altissimo contenuto tecnologico e digitali, alle tecnologie pulite e alle biotecnologie. Nel marzo 2024 ha invece pubblicato il documento “Building the future with nature: boosting biotech and bio-manufacturing in Europe” che, ribadisce valore e potenzialità del biotech e della bio-produzione, evidenzia le azioni prioritarie per liberare tutto il potenziale delle biotecnologie, in un’ottica di cooperazione internazionale ma anche di competitività internazionale a lungo termine.  Se nel campo biotecnologico Stati Uniti, Unione Europea e Cina sono i tre grandi poli mondiali (con un tasso di crescita annuo superiore al 15%), per la bionica, in particolare le protesi per le articolazioni, l’Italia vanta la propria tradizione di pioniere e di primato nello studio e nell’applicazione clinica per restituire piena autonomia alle persone che hanno subito l’amputazione di una mano o di un braccio. I tre poli universitari principali per la robotica applicata sono a Genova, Pisa e Napoli, ma in generale il sistema Italia (centri medici e di ricerca pubblici e privati ed imprese) è tra i leader mondiali della robotica, per la ricerca, le innovazioni e la produzione.

Tra i risultati da primato sono “Mia Hand”, una protesi futuristica frutto del progetto sperimentale DeTOP (Dexterous Transradial Osseointegrated Prosthesis with neural control and sensory feedback) cui hanno partecipato alcune università italiane in collaborazione con università australiane e svedesi, INAIL,  Servizio Sanitario Nazionale e da una azienda italiana per la realizzazione. Questa protesi si fonde con l’osso (osteointegrazione) e si connette al sistema nervoso, in tal modo il paziente può “pensare” di fare determinate azioni, e la protesi risponde di conseguenza, in modo preciso e affidabile, offrendo anche un feedback sensoriale. La sfida attuale è lavorare affinché possa diventare sempre più applicabile e per la riduzione dei costi.  Tra le caratteristiche delle nuove sperimentazioni si riscontra che nei pazienti con dolore da ‘arto fantasma’ (dolore percepito nella mano amputata) la mano robotica sensorizzata ha determinato un sensibile miglioramento della sintomatologia. Si va quindi verso arti bionici in grado di dare al paziente informazioni che giungono dal mondo esterno e contemporaneamente di reagire in risposta agli stimoli ricevuti (protesi bidirezionali), in grado di trasmettere sensazioni più ricche e comparabili a quelle percepite da un arto naturale. Altro esempio, la mano mioelettrica poliarticolata Adam’s Hand, realizzata da una startup pugliese, meno complessa ma dai costi molto più contenuti.

Le innovazioni bioniche stanno rivoluzionando il campo della medicina, offrendo soluzioni avanzate per migliorare la salute e la qualità della vita delle persone. Come indicato, una delle principali applicazioni mediche delle innovazioni bioniche riguarda la sostituzione e il potenziamento degli organi e delle parti del corpo danneggiate o mancanti. Protesi bioniche avanzate, impianti neurali e organi artificiali sono sviluppati per ripristinare le funzioni fisiche compromesse, consentendo ai pazienti di recuperare la mobilità, la vista, l’udito e altre capacità sensoriali. Le tecnologie bioniche sono anche utilizzate nel trattamento di patologie croniche e invalidanti, quali la paralisi, il morbo di Parkinson e le lesioni del midollo spinale. Dispositivi impiantabili, stimolatori neurali e terapie bioelettriche sono progettati per modulare l’attività del sistema nervoso e ripristinare le funzioni motorie e cognitive compromesse, migliorando così la qualità della vita dei pazienti. Oltre alla sostituzione e al potenziamento degli organi, le innovazioni bioniche sono impiegate pure nella diagnosi e nel monitoraggio delle malattie. Dispositivi di visualizzazione avanzati, sensori biochimici e sistemi di telemedicina consentono ai medici di ottenere informazioni dettagliate sullo stato di salute dei pazienti e di monitorare in tempo reale i parametri vitali, facilitando una diagnosi precoce e un intervento tempestivo.

Le innovazioni bioniche stanno nondimeno rivoluzionando il campo della chirurgia, consentendo interventi più precisi, meno invasivi e più sicuri, ciò anche grazie all’apporto delle nanotecnologie. Robot chirurgici, strumenti robotici miniaturizzati e tecniche di navigazione assistita consentono ai chirurghi di eseguire procedure complesse con maggiore precisione e controllo, riducendo il rischio di complicazioni e accelerando il recupero dei pazienti. Le applicazioni mediche delle innovazioni bioniche offrono opportunità senza precedenti per migliorare la diagnosi, il trattamento e la cura delle malattie, migliorando la qualità della vita dei pazienti e consentendo loro di vivere in modo più attivo e indipendente. Queste tecnologie rappresentano un passo avanti significativo nel campo della medicina e promettono di portare a nuove scoperte e innovazioni nel trattamento delle condizioni mediche.