Strumento per la diagnosi precoce del Parkinson basato su penna magnetica
Un gruppo di ricercatori dell’University of California, Los Angeles (UCLA) ha sviluppato una penna biomedica stampata in 3D in grado di rilevare movimenti involontari nella scrittura, un sintomo tipico della malattia di Parkinson. Questo dispositivo, frutto del lavoro di Professor Jun Chen e colleghi, impiega particelle magnetiche e segnali elettrici per misurare piccole oscillazioni della mano durante la scrittura, offrendo una possibile soluzione di diagnosi a basso costo, soprattutto per zone con limitate risorse sanitarie.
Funzionamento della penna magnetoelastica
La penna, denominata “diagnostic pen”, è dotata di una punta in silicone morbido contenente particelle magnetiche, accoppiata a un inchiostro arricchito con microparticelle sensibili al campo magnetico. Quando un paziente scrive o disegna, il campo magnetico generato dalla punta cambia in base al movimento della mano. All’interno della penna è collocata una bobina che trasforma tali variazioni in un segnale elettrico. In pratica, ad ogni oscillazione dell’arto superiore durante la scrittura, la bobina rileva un voltaggio variabile che viene registrato e archiviato. Durante la sperimentazione, i partecipanti hanno eseguito compiti motori precisi come disegnare onde, spirali o scrivere lettere, sia su un supporto cartaceo sia con la penna in aria, in modo da catturare traiettorie e velocità.
Analisi dei dati e apprendimento automatico
I dati raccolti dalla bobina sono stati elaborati mediante modelli di machine learning, ideati per riconoscere pattern caratteristici dei tremori legati al Parkinson. Nel corso di uno studio pilota condotto su 16 soggetti, di cui tre diagnosticati con la patologia, uno dei modelli sviluppati ha raggiunto un’accuratezza media superiore al 96,22% nel distinguere i movimenti dei partecipanti sani da quelli affetti dalla malattia. Questi risultati hanno suggerito che la penna magnetica potrebbe fungere da supporto diagnostico, offrendo un’alternativa alle valutazioni cliniche soggettive o ai test sui biomarcatori costosi e complessi.
Opinioni di esperti indipendenti
Non tutti gli specialisti ritengono, però, che la penna possa sostituire completamente le procedure tradizionali. Dr. Chrystalina Antoniades, docente associata di neuroscienze cliniche presso l’Oxford University, ha sottolineato che le alterazioni nella grafia possono indicare l’insorgenza di Parkinson, ma è necessario considerare anche altri sintomi e fattori clinici. Secondo la professoressa, lo strumento potrebbe integrare la valutazione medica anziché sostituirla. Becky Jones, responsabile della comunicazione presso Parkinson’s UK, ha giudicato incoraggiante l’approccio della penna, ma ha evidenziato che la dimensione ridotta dello studio pilota rende necessario effettuare indagini più ampie e su campioni diversificati, al fine di comprendere meglio l’efficacia di questa tecnica per una diagnosi precoce e accurata.
Applicazioni globali e collegamento con app per smartphone
Professor Jun Chen ha spiegato che il sistema è stato concepito per risultare accessibile anche in Paesi a basso reddito. La penna, dotata di componenti a basso costo, potrebbe collegarsi a un’applicazione per smartphone, semplificando l’analisi dei dati e l’invio dei risultati a un medico o a un centro specializzato. In aree dove le strutture sanitarie fanno affidamento su apparecchiature limitate, la diagnosi basata sulla misurazione dei tremori riconosciuti con la penna magnetica potrebbe ridurre i tempi per l’avvio di terapie e interventi di supporto.
Ruolo della stampa 3D nella ricerca sul Parkinson
Il progetto di UCLA si inserisce in un contesto più ampio in cui la stampa 3D viene impiegata per soluzioni innovative nel trattamento della malattia di Parkinson. Nel 2020, l’azienda britannica Renishaw ha collaborato con Herantis Pharma in una sperimentazione clinica di Fase 1-2 per testare un dispositivo di somministrazione di farmaco direttamente nel cervello. In quell’ambito, venivano utilizzati portali in titanio stampati in 3D e sistemi di cateteri impiantabili, concepiti per veicolare il fattore neurale dopaminergico (CDNF) in modo costante. I risultati iniziali hanno confermato che il sistema operava in totale sicurezza e con precisione.
In un’altra iniziativa, un team di ricercatori dell’University of Nottingham, in collaborazione con GlaxoSmithKline (GSK), ha sviluppato compresse farmaceutiche ottenute tramite stampa inkjet 3D abbinate a un processo di polimerizzazione UV. In quel progetto venivano prodotti batch di 25 compresse contenenti Ropinirole HCl, farmaco approvato per la sindrome delle gambe senza riposo e per il Parkinson. Grazie alla stampante modificata Dimatix Materials Printer DMP-2850, le pillole venivano create con profili di rilascio controllato, consentendo un processo rapido e a basso costo, con prospettive di medicina personalizzata e sperimentazioni cliniche su piccola scala.
Prospettive future e sviluppo clinico
Anche se i risultati ottenuti con la penna magnetica si mostrano promettenti, l’équipe di UCLA e le organizzazioni coinvolte sono consapevoli della necessità di ampliare lo studio clinico. L’obiettivo è valutare l’affidabilità del dispositivo su un numero maggiore di pazienti, includendo persone con forme diverse di Parkinson e con stadi di malattia più avanzati. In parallelo, la connessione a un’app per smartphone potrebbe agevolare il campionamento dei dati a domicilio, migliorando la tempestività del monitoraggio neurologico.
