Cellule staminali e nanoparticelle magnetiche formano microrobot che rigenerano i nervi del midollo spinale, testati su pesci e topi.

I microrobot che riparano il midollo spinale

Un team di ricerca del Politecnico di Zurigo (ETH) e dell’Università di Zurigo (UZH) ha creato microrobot capaci di trasportare cellule staminali direttamente nel punto di una lesione spinale, accelerando la rigenerazione nervosa. Negli esperimenti su animali, la mobilità è migliorata in modo significativo.

Il problema delle lesioni spinali

Le cellule nervose del midollo spinale si rigenerano raramente da sole, mentre il tessuto cicatriziale ostacola la ricrescita delle fibre. Le terapie attuali stimolano elettricamente le cellule staminali impiantate, ma richiedono elettrodi invasivi e non sempre garantiscono la sopravvivenza delle cellule trapiantate.

NPCbot: cellule e nanoparticelle insieme

Il nuovo metodo, descritto su Nature Materials, combina cellule progenitrici neurali (NPC) — derivate da cellule staminali pluripotenti indotte — con nanoparticelle magnetoelettriche a doppio strato: uno strato interno sensibile ai campi magnetici e uno esterno che trasforma questo segnale in impulsi elettrici.

Il risultato è un microrobot bioibrido, chiamato NPCbot, guidabile con un campo magnetico esterno fino al sito preciso della lesione.

Un laboratorio grande come un chip

Gli NPCbot vengono prodotti su chip di circa un centimetro quadrato: le cellule vengono intrappolate in un piccolo serbatoio, poi si aggiungono le nanoparticelle che si legano ad esse in circa trenta minuti. Ogni microrobot misura appena sei micrometri. Per gli esperimenti servono da centinaia di migliaia a diversi milioni di unità, prodotte impiegando più sistemi lab-on-a-chip in parallelo.

I test sugli animali

Pesci zebra: nuoto quasi normale in tre giorni

Nelle larve di pesce zebra con lesioni spinali, gli NPCbot iniettati nel sito della lesione, stimolati con campi elettromagnetici, hanno accelerato la differenziazione cellulare. Il professor Salvador Pané i Vidal, del Multi-Scale Robotics Lab dell’ETH, sottolinea che la collaborazione con l’Università di Zurigo ha permesso di dimostrare in modo rigoroso la rapidità del metodo.

Dopo appena tre giorni, gli animali trattati nuotavano ed esploravano l’ambiente in modo pressoché normale.

Topi: midollo reciso, movimento recuperato in 28 giorni

Il test più impegnativo ha riguardato topi con midollo spinale completamente reciso — una condizione che normalmente non si rigenera nei mammiferi. Dopo 28 giorni le cellule nervose si erano ricollegate nel punto della lesione, mentre andatura, lunghezza del passo, coordinazione e comportamento esplorativo miglioravano progressivamente. Nessun effetto avverso o reazione immunitaria è stato osservato.

Perché è meno invasivo

Le nanoparticelle convertono i segnali magnetici in impulsi elettrici direttamente sulle cellule staminali, eliminando la necessità di elettrodi o cavi impiantati. I campi magnetici penetrano facilmente nei tessuti e possono essere regolati in frequenza e intensità secondo l’esigenza clinica. Una volta completata la differenziazione cellulare, gli NPCbot si dissolvono nel tessuto; il rivestimento in titanato di bario li rende stabili e poco reattivi, anche se restano da chiarire i tempi di degradazione a lungo termine.

Dalla ricerca di base alle applicazioni cliniche

Prima di arrivare all’uomo, i ricercatori dovranno individuare i parametri magnetici ottimali e la durata ideale della stimolazione. La piattaforma lab-on-a-chip, scalabile e riproducibile, apre però la strada a impieghi oltre la ricerca di base: cardiologia, oncologia, cicatrizzazione delle ferite e altre terapie rigenerative mirate.

• Microrobot bioibridi (NPCbot) uniscono cellule staminali e nanoparticelle magnetiche.
• Guidati da campi magnetici esterni, non servono elettrodi impiantati.
• Nei pesci zebra: recupero del nuoto in 3 giorni.
• Nei topi con midollo reciso: riconnessione nervosa e miglior mobilità in 28 giorni.
• Potenziali applicazioni future in cardiologia, oncologia e medicina rigenerativa.

Ye H, Zang J, Zhu J, von Arx D, Zhao J, Pustovalov V, Mao M, Tang Q, Veciana A, Torlakcik H, Zhang E, Sevim S, Sanchis-Gual R, Gao Q, Chen X, Ahmed D, Sanchez-Vives M, Puigmartí-Luis J, Luo C, Nelson B, Neuhauss S, Pané S: Magnetoelectric Microrobots for Spinal Cord Injury Regeneration. Nature Materials 2026. DOI: external page10.1038/s41563-026-02625-3.