UNLV usa stampa 3D e soft robotics per salvare i leoni marini
Lungo la costa della California meridionale aumentano i casi di leoni marini spiaggiati e debilitati, spesso colpiti da fioriture algali tossiche che compromettono il loro stato di salute e richiedono interventi veterinari più mirati. In questo contesto, un gruppo di ricerca della University of Nevada, Las Vegas (UNLV) ha sviluppato un modello pelvico sintetico di leone marino, stampato in 3D e integrato con materiali per soft robotics, pensato come strumento di addestramento avanzato per il personale medico che opera sui mammiferi marini. L’obiettivo è migliorare la precisione di procedure come il prelievo di sangue e altre manovre invasive, riducendo stress e rischi per gli animali vivi.
Il progetto UNLV: anatomia digitale e modellazione 3D
Il progetto è guidato dall’Active Materials and Smart Living Lab della UNLV, che ha ricostruito in dettaglio la regione pelvica del leone marino della California a partire da dati anatomici ad alta risoluzione. I ricercatori hanno combinato imaging biomedico, modellazione 3D e stampa additiva per riprodurre sia le strutture ossee sia i tessuti molli circostanti, con una fedeltà tale da consentire la simulazione realistica delle principali procedure cliniche. Il lavoro è stato descritto in un articolo pubblicato su una rivista scientifica internazionale, sottolineando il valore del modello come “phantom” anatomico per l’addestramento e la pianificazione delle pratiche veterinarie.
Soft robotics e materiali intelligenti per simulare muscoli e tessuti
Un elemento chiave del progetto è l’impiego di principi e materiali della soft robotics, campo in cui il team UNLV ha una competenza consolidata. Guidato dal professor Kwang Kim, il gruppo integra attuatori e materiali morbidi in grado di rispondere a stimoli esterni, come segnali elettrici o pressioni meccaniche, così da imitare la contrazione e la resilienza dei muscoli reali. In questo modo il modello pelvico non solo replica la forma anatomica, ma si comporta in modo dinamico, restituendo al medico o al tirocinante una sensazione tattile e una risposta alla manipolazione molto vicine a quelle di un animale vivo.
Un modello iper‑realistico per la formazione veterinaria
I ricercatori definiscono il modello come un phantom iper‑realistico della regione pelvica del leone marino, progettato per riprodurre forma, densità, flessibilità e risposta alla puntura degli aghi. I materiali scelti e la stratificazione ottenuta con la stampa 3D consentono di simulare diversi strati anatomici, permettendo agli operatori di percepire la differenza tra tessuto molle, strutture vascolari e osso durante un prelievo o un’iniezione. Questo livello di dettaglio è pensato per aumentare la confidenza dei veterinari nelle procedure più delicate, migliorando al tempo stesso la sicurezza e riducendo il numero di tentativi necessari quando si opera sugli animali reali.
Stampa 3D, dati anatomici e progettazione del modello
Per ottenere questa fedeltà, la UNLV utilizza una pipeline che parte da dati anatomici di alta qualità, processati e tradotti in modelli digitali tridimensionali. Su questa base vengono definiti i volumi da stampare, le cavità interne e gli spessori che permettono di simulare sacche vascolari e tessuti comprimibili, integrando zone con materiali più rigidi per rappresentare l’osso. La stampa 3D additiva consente di ottenere geometrie complesse con passaggi interni e strutture di supporto integrate, difficilmente realizzabili con tecniche tradizionali, e di combinare in un unico pezzo componenti rigidi e morbidi.
Applicazioni pratiche: training, pianificazione e riduzione della sperimentazione animale
Il principale impiego previsto del modello pelvico è la formazione di veterinari e tecnici che devono effettuare prelievi di sangue e altre manovre invasive su leoni marini, in condizioni controllate e ripetibili. L’uso di un phantom anatomico riduce la necessità di esercitarsi su animali vivi nelle fasi iniziali dell’apprendimento, in linea con i principi di riduzione della sperimentazione animale. Modelli di questo tipo possono anche supportare la pianificazione pre‑operatoria di interventi complessi, permettendo al team clinico di studiare in anticipo la geometria dell’area interessata e di testare approcci diversi prima di intervenire sul paziente reale.
Test in ambiente acquatico e prospettive future
Il team UNLV sta analizzando anche il comportamento del modello in acqua, per verificare come i materiali e le strutture interne reagiscono in condizioni simili a quelle in cui vivono i leoni marini. Questi test in ambiente acquatico consentono di valutare durabilità, interazione con il fluido e stabilità delle prestazioni nel tempo, elementi fondamentali se in futuro si vorranno progettare dispositivi impiantabili o ausili che funzionano in contesti marini. I ricercatori sottolineano che le conoscenze sviluppate potrebbero estendersi anche a dispositivi per la riabilitazione umana, come muscoli artificiali o sistemi di assistenza alla presa, sfruttando gli stessi materiali e approcci soft‑robotici.
Soft robotics e stampa 3D: un trend in crescita
Il lavoro della UNLV si inserisce in un quadro più ampio in cui la stampa 3D viene sempre più spesso impiegata per creare robot morbidi, attuatori flessibili e modelli anatomici avanzati. Studi recenti mostrano che tecnologie di stampa ad alta risoluzione permettono di realizzare membrane sottili, attuatori pneumatici e strutture multimateriale con proprietà meccaniche paragonabili agli elastomeri morbidi usati in robotica soffice. Questa convergenza tra stampa 3D, materiali intelligenti e soft robotics sta aprendo possibilità non solo per l’addestramento veterinario, ma anche per robot morbidi autonomi, sistemi di presa delicata e dispositivi indossabili adattivi.
Impatto sulla tutela dei mammiferi marini
Secondo il team UNLV, la maggiore accuratezza nell’addestramento e nella pianificazione delle procedure può tradursi in diagnosi più rapide, minore stress per gli animali e maggiore successo nelle cure ai leoni marini colpiti da intossicazioni. L’approccio, basato su modelli stampati in 3D e soft robotics, è potenzialmente replicabile anche per altre specie e per diverse regioni anatomiche, adattando i dataset e le proprietà dei materiali alle esigenze cliniche specifiche. In prospettiva, questa metodologia potrebbe contribuire a creare una “biblioteca” di modelli anatomici avanzati per la fauna marina, a supporto tanto della ricerca quanto degli interventi sul campo.
