IT201900008508A1

IT201900008508A1 - Dispositivo vettore polifunzionale biocompatibile, sistema per l’attuazione di funzioni all’interno di fluidi e/o ambienti organici

Info

Publication number: IT201900008508A1
Application number: IT102019000008508A
Authority: IT
Inventors: Fabio Renato Cappelli; Pierluigi Saccardi
Original assignee: Sleng S R L
Priority date: 2019-06-10
Filing date: 2019-06-10
Publication date: 2020-12-10
Also published as: EP3980096A1; EP3980096B1; WO2020250107A1; EP3980096C0

Description

DESCRIZIONE del brevetto per invenzione industriale avente per titolo “Dispositivo vettore polifunzionale biocompatibile, sistema per l’attuazione di funzioni all’interno di fluidi e/o ambienti organici”

DESCRIZIONE

La presente invenzione concerne un dispositivo vettore polifunzionale costituito di materiale biocompatibile e sostanzialmente biodegradabile atto ad essere veicolato all’interno di fluidi e/o ambienti organici per l’attuazione di almeno una funzione operativa, un sistema per l’attuazione di almeno una funzione operativa all’interno di fluidi e/o ambienti organici ed impiegante allo scopo uno o più dispositivi vettori polifunzionali secondo l’invenzione.

Il settore di applicazione dell’invenzione è quello generico di ambienti biologici dove c’è la possibilità e/o la necessità di operare in maniera poco invasiva per lo svolgimento di operazioni e funzioni all’interno di fluidi e/o ambienti organici, come ad esempio il monitoraggio di ambienti biologici interni ad organismi viventi piuttosto che l’attuazione di funzioni atte ad indirizzare e curare processi biologici e/o fisiologici. L’invenzione è stata particolarmente pensata per applicazioni nel campo della medicina, ad esempio per la somministrazione di medicinali, sostanze e rimedi direttamente all’interno di parti e/o organi da trattare attraversati dal sangue e/o da altri fluidi vitali.

Alla scrivente, nel campo sopra specificato, non è nota l’esistenza di alcun dispositivo vettore polifunzionale come sopra indicato, così come di alcun sistema assimilabile a quanto specificato e di seguito descritto nel presente documento.

Pertanto la scrivente, prima nel campo, ha individuato ed attuato la possibilità di esplorare, trattare e curare organi e parti di sistemi biologici in generale, più specificamente del corpo umano attraverso la veicolazione di dispositivi, medicinali e non, piuttosto che sostanze e funzioni direttamente all’interno degli stessi organi ed apparati su cui si vuole intervenire.

Uno scopo dell’invenzione è quello di attuare funzioni applicative e curative direttamente all’interno di organi ed apparati interessati con il minimo impatto possibile e sostanzialmente in modo non invasivo per gli organi ed apparati interessati.

Uno scopo è quello di veicolare ed attuare una pluralità di funzioni all’interno di fluidi e/o ambienti organici, quali ad esempio il monitoraggio visivo del loro stato, la stimolazione elettrica di organi o “firing”, il rilascio di sostanze e rimedi direttamente in uno specifico punto attraverso l’implementazione di un sistema secondo l’invenzione.

Per raggiungere tali scopi, formano oggetto della presente invenzione un dispositivo vettore polifunzionale costituito di materiale biocompatibile e sostanzialmente biodegradabile atto ad essere veicolato all’interno di fluidi e/o ambienti organici per l’attuazione di almeno una funzione operativa, nonché un sistema per l’attuazione di almeno una funzione operativa all’interno di fluidi e/o ambienti organici secondo le specifiche delle rivendicazioni allegate.

Vantaggiosamente, i dispositivi vettori polifunzionali secondo l’invenzione riescono a muoversi, adattarsi ed assumere configurazioni precise e stabilite all'interno di fluidi e/o ambienti organici secondo il sistema illustrato, in particolare orientati e guidati da mezzi generatori di campo magnetico, per cui risultano massimamente adattabili e operativi all’interno di detti fluidi e/o ambienti organici. All’interno di questi riescono semplicemente ed efficientemente a svolgere le funzioni operative richieste.

I dispositivi vettori polifunzionali sono costituiti vantaggiosamente da una struttura semplice, efficiente, affidabile, biocompatibile e sostanzialmente biodegradabile all’interno dei fluidi e/o ambienti organici dove vanno ad operare. Pertanto, tali fluidi ed ambienti organici riescono a ricevere e smaltire tali dispositivi vettori senza alcuna conseguenza dannosa per la salute e la funzionalità biologica degli stessi.

Ulteriormente, i dispositivi vettori polifunzionali risultano semplicemente producibili, altamente personalizzabili e flessibili nella loro capacità di svolgere ed attuare una pluralità di funzioni operative diverse in modo semplice e razionale.

Il sistema per l’attuazione di almeno una funzione operativa all’interno di fluidi e/o ambienti organici risulta complessivamente di costituzione semplice ed affidabile.

Ulteriori scopi, caratteristiche e vantaggi della presente invenzione risulteranno chiari dalla descrizione particolareggiata che segue di una molteplicità di forme preferite di applicazione dell’invenzione e relative varianti, fornite a puro titolo esplicativo e non limitativo con l’ausilio delle annesse figure, in cui:

- le figure 1 e 2 rappresentano rispettivamente una vista in pianta ed una vista in elevazione laterale di una prima forma di rappresentazione di un dispositivo vettore polifunzionale secondo l'invenzione, dove in figura 2 è in una particolare condizione operativa e dove inoltre viene illustrata schematicamente la vista in elevazione di una prima forma di realizzazione di un sistema per l’attuazione di almeno una funzione operativa all’interno di fluidi e/o ambienti organici secondo l’invenzione;

- le figure 3 e 4 rappresentano rispettivamente una vista in pianta ed una vista in elevazione laterale di una seconda forma di rappresentazione di un dispositivo vettore polifunzionale secondo l'invenzione, in particolare durante una fase iniziale di allestimento della stessa ed in una particolare condizione operativa.

- Le figure 5 e 6 illustrano la seconda forma di rappresentazione di figure 3 e 4 in una fase finale di allestimento della stessa, rispettivamente in una vista in pianta ed una vista schematica in elevazione laterale;

- Le figure 7 e 8 illustrano viste laterali schematiche di una coppia di particolari relativi al dispositivo vettore polifunzionale di figure 5 e 6;

- Le figure 9 e 10 illustrano viste in pianta rispettivamente di una prima e di una seconda variante del dispositivo vettore polifunzionale di figure 5 e 6;

- la figura 11 rappresenta una vista prospettica dall’alto di parte di un sistema per l’attuazione di almeno una funzione operativa all’interno di fluidi e/o ambienti organici secondo l’invenzione, in particolare di una disposizione spaziale, tra quelle possibili ed attuabili, di un insieme di dispositivi vettori polifunzionali secondo l’invenzione;

- le figure 12 e 13 rappresentano viste schematiche di una fase di inizializzazione della disposizione spaziale di figura 11, rispettivamente una vista in pianta ed una vista prospettica dall’alto;

- le figure 14 e 15 rappresentano rispettivamente una vista schematica laterale ed una vista in pianta di un sistema per l’attuazione di almeno una funzione operativa all’interno di fluidi e/o ambienti organici secondo l’invenzione, in particolare con applicazione su di un corpo umano.

Con riferimento in particolare alle figure 1-6, viene indicato nel suo complesso con 10 un dispositivo vettore polifunzionale costituito di materiale biocompatibile e sostanzialmente biodegradabile atto ad essere veicolato all’interno di fluidi e/o ambienti organici per l’attuazione di almeno una funzione operativa. Più in dettaglio, il vettore polifunzionale 10 è composto di un corpo principale 12 dalle seguenti caratteristiche:

- è costituito di materiale biocompatibile e biodegradabile, in particolare di materiale organico di una certa rigidità e capacità meccaniche atto a costituire una struttura portante, quale ad esempio un polimero poliestere di tipo PHA piuttosto che acido poliglicolico tipo PGA o altri materiali organici di caratteristiche meccaniche equivalenti;

- è conformato in modo tale da avere una forma esteriore atta a permettere l’aggregazione di più dispositivi vettori 10 in contatto reciproco almeno con una faccia, come illustrato nelle figure 11-13, ad esempio assumendo una forma a parallelepipedo avente dimensioni di ingombro sostanzialmente vicine tra loro;

- è strutturato in modo tale da definire uno spazio interiore, nell’esempio di forma sostanzialmente cilindrica, atto a costituire un serbatoio 15 per una sostanza da somministrare e dotato di almeno un’apertura, nel dettaglio una coppia di aperture 13 e 14 ricavate in corrispondenza delle basi della forma sostanzialmente cilindrica e definenti una coppia di superfici 13 e 14, esterne ed opposte fra di loro, per la fuoriuscita della sostanza da somministrare verso i fluidi e/o gli ambienti organici all’interno dei quali il dispositivo vettore 10 viene veicolato;

- ha ingombri esterni che spaziano da misure nanometriche a misure millimetriche, potendo così essere veicolato semplicemente in poche gocce di fluido ed in ambienti organici alquanto piccoli e stretti, quali ad esempio i capillari di un corpo umano.

Al corpo principale 12 del dispositivo vettore 10 vengono poi associati, in una prima forma di rappresentazione dell’invenzione:

- un ricoprimento di materiale biocompatibile e biodegradabile per la coppia di aperture 13 e 14 atto a definire il serbatoio 15 per la sostanza da somministrare, il ricoprimento essendo allestito ed associato al corpo principale 12 in modo tale da garantire la tenuta del serbatoio 15 ed insieme a consentirne l’apertura quando attivato da mezzi attuatori preposti allo scopo, ad esempio una coppia di primi fogli 16 e 17 di polipropilene PP o altro polimero a basso coefficiente di dilatazione, i quali nelle figure 2 e 4 risultano in posizione di lavoro aperta per la fuoriuscita della sostanza da somministrare;

- mezzi magnetici 30, 31, in particolare di tipo ferromagnetico o ferrimagnetici, associati a ciascuna superficie esterna 13, 14 del corpo principale 12 ed atti complessivamente a generare un campo magnetico definito, polarizzato e direzionato per la conduzione ed il posizionamento dello stesso vettore 10 all’interno di fluidi e/o ambienti organici ad opera di campi magnetici operanti esternamente ai detti fluidi e/o ambienti organici, nonché per aggregare una molteplicità di dispositivi vettori 10 in una configurazione spaziale definita, quale ad esempio una configurazione a piastra come illustrata nelle figure 11-13.

Al corpo principale 12 del dispositivo vettore 10 vengono poi ulteriormente associati, in una seconda forma di rappresentazione dell’invenzione di figure 3-6:

- un ulteriore ricoprimento di materiale biocompatibile e biodegradabile per la coppia di aperture 13 e 14 atto ad operare come superficie di supporto, indicata nel suo complesso con 20, per mezzi e dispositivi atti a implementare almeno una funzione operativa del vettore polifunzionale 10 all’interno del fluido e/o dell’ambiente organico dove opera, ad esempio una coppia di secondi fogli 18 e 19 composti sostanzialmente dello stesso materiale dei primi fogli 16 e 17 e su cui si associano detti mezzi e dispositivi atti a implementare almeno una funzione operativa. In particolare, i secondi fogli 18 e 19, che operano nell’esempio citato come superfici di supporto 20, risultano perfettamente aderenti e legati ai primi fogli 16 e 17, ad esempio tramite incollaggio.

Per quanto concerne i mezzi magnetici, pur potendosi utilizzare materiali ferromagnetici di natura inorganica ad esempio magnetizzati prima della loro applicazione sul corpo principale 12, al fine della biocompatibilità e della sostanziale biodegradabilità del dispositivo vettore 10 si possono utilizzare componenti di natura organica, ottenuti ad esempio dalla polimerizzazione di prodotti quali il PANICNQ piuttosto che il TDAE-C60 o altri materiali equivalenti. I mezzi magnetici possono essere prodotti e polarizzati in sede di fabbricazione ed in seguito applicati ai dispositivi vettori polifunzionali 10.

Più in dettaglio nell’esempio illustrato, i mezzi magnetici sono di un primo tipo 30 avente polarità S/N e di un secondo tipo 31 avente polarità N/S orientate verso l’alto rispetto al corpo principale 12, tipologie che si alternano ai quattro angoli delle superfici esterne 13 e 14. Con tale configurazione una pluralità di dispositivi vettore 10 naturalmente si orientano e si compattano andando in aderenza con rispettive facce magneticamente polarizzate del loro corpo principale 12, come ad esempio illustrato nella disposizione a piastra di figure 11-13.

I detti mezzi magnetici di un primo tipo 30 e di un secondo tipo 31 possono, ad esempio, essere ottenuti polarizzando come voluto un materiale conformato scelto a formare il mezzo magnetico attraverso un campo magnetico polarizzato prima della loro applicazione nella configurazione voluta, ad esempio tramite incollaggio, per cui risultano già polarizzati all’atto dell’applicazione sul corpo principale 12.

Ulteriormente è possibile seguire una modalità di polarizzazione dei mezzi magnetici come illustrato nelle figure 11-13, dove una pluralità di dispositivi vettori 10 sono prodotti e lavorati a partire da una pluralità di relativi corpi principali 12 ricavati da un unico corpo pieno conformato sostanzialmente a piastra che viene perforato successivamente da appositi macchinari per cui formare i serbatoi 15, come illustrato in figura 11. Successivamente la piastra viene tagliata a formare una pluralità di corpi principali 12 di forma prismatica definitiva, che vengono allestiti poi con i ricoprimenti 16-20 a seconda della tipologia di dispositivo vettore si voglia andare a realizzare ed eventualmente con una sostanza da dispensare che riempie il serbatoio 15, come precedentemente descritto. In un secondo momento vengono applicati sul corpo principale 12 i sopradetti mezzi magnetici, ad esempio ai 4 angoli superiori ed inferiori del prisma, che inizialmente non presentano alcuna polarizzazione magnetica. E’ possibile ora attuare, attraverso la presenza di un forte campo magnetico esterno polarizzante, una polarizzazione dei detti mezzi magnetici, ad esempio rendendoli tutti del secondo tipo 31 con polarità N/S orientata verso l’alto.

Al fine di generare complessivamente su ciascun dispositivo vettore 10 un campo magnetico definito, polarizzato e direzionato, è possibile attuare un’operazione di depolarizzazione magnetica che si realizza, ad esempio, attraverso le emissioni 33 di un laser 32 con funzionamento ad incrocio a 45° come raffigurato, piuttosto che con fasci a 90° rispetto all’orientamento dei dispositivi vettori 10, per cui con l’azione del suo raggio si va ad intercettare e superare la temperatura di Curie nei mezzi magnetici colpiti dalle emissioni 33, i quali vengono depolarizzati. Attraverso lo studio di determinati percorsi si possono studiare particolari geometrie da fare assumere al laser per cui andare a depolarizzare i dispositivi vettori 10 in un particolare modo a costituire una voluta configurazione magnetica al fine poi di creare volute aggregazioni di dispositivi vettori.

Al fine poi di sviluppare complessivamente per ciascun dispositivo vettore polifunzionale 10 un campo magnetico definito, polarizzato e direzionato per la conduzione ed il posizionamento dello stesso vettore 10 all’interno di fluidi e/o ambienti organici, i mezzi magnetici di un tipo hanno maggiore intensità magnetica rispetto a quelli dell’altro tipo, nell’esempio quelli del secondo tipo 31 hanno maggiore intensità rispetto a quelli del primo tipo 30.

Con specifico riferimento alla prima forma di rappresentazione dell’invenzione di figura 1-2 e come ulteriormente illustrato nelle figure 14-15, viene illustrato un sistema per l’attuazione di almeno una funzione operativa all’interno di fluidi e/o ambienti organici secondo l’invenzione, comprendente:

- almeno un dispositivo vettore polifunzionale 10 come descritto;

- mezzi di iniezione di dispositivi vettori polifunzionali 10 all’interno di fluidi e/o ambienti organici, ad esempio una siringa 38 all’interno della quale viene preparata una soluzione fisiologica contenente i detti dispositivi 10;

- mezzi generatori di campo magnetico di un tipo atto a direzionare i dispositivi vettori polifunzionali 10 all'interno del fluido e/o dell’ambiente organico dove operare secondo determinati e voluti percorsi spaziali, ad esempio un magnete permanente 34;

- dispositivi di comando per l’attuazione di almeno una funzione del vettore polifunzionale 10 all’interno di fluidi e/o ambienti organici, nel dettaglio mezzi generatori di ultrasuoni 36 di un tipo atto a creare un’onda d’urto di una certa pressione atta a smuovere e/o a perforare e far collassare i primi fogli 16 e 17 per cui liberare il contenuto del serbatoio 15 e consentirne il deflusso all’interno del fluido e/o dell’ambiente organico dove i dispositivi vettori polifunzionali 10 operano, situazione illustrata in figura 2.

Pertanto, nel momento in cui il generatore di ultrasuoni 36 opera emettendo una certa frequenza e potenza di ultrasuoni atta a comandare la sostanziale apertura della coppia di aperture 13 e 14 attraverso un sostanziale collasso dei primi fogli 16 e 17 come su indicato, gli stessi primi fogli 16 e 17 vanno a costituire mezzi di attuazione di almeno una funzione del vettore polifunzionale 10 all’interno di fluidi e/o ambienti organici. In questa forma di rappresentazione dell’invenzione, la funzione concerne la somministrazione del contenuto del serbatoio 15 del dispositivo vettore 10 per fuoriuscita dello stesso attraverso le aperture 13, 14 verso i fluidi e/o ambienti organici dove sta operando. Più in dettaglio, il dispositivo vettore 10 in associazione ad altri dispositivi vettori 10, come ad esempio illustrato nelle figure 11-13, viene orientato e posizionato in un punto voluto ad opera dell’azione dei mezzi generatori di campo magnetico, ossa il magnete permanente 34 che si sposta spazialmente in modo tale da guidare i dispositivi vettori 10 in punti dove viene prevista l’attuazione della sola funzione possibile per questa tipologia di configurazione, ossia la somministrazione di una sostanza contenuta nei rispettivi serbatoi 15.

Nelle figure 3 e 4 viene illustrato un dispositivo vettore polifunzionale 10 in una prima fase di produzione ed allestimento dello stesso, in cui si è operato nel senso di:

- conformare il materiale organico di cui è composto il corpo principale 12 secondo una forma esteriore atta a permettere l’aggregazione di più dispositivi vettori 10 in contatto reciproco almeno con una rispettiva faccia, nonché realizzare un foro passante a definire la forma principale del serbatoio 15, - ricoprire le aperture 13 e 14 con i primi fogli 16 e 17 assicurandoli, ad esempio tramite incollaggio, ai bordi del corpo principale 12 per cui determinare l’intera volumetria del serbatoio 15 dopo che è stato riempito di una sostanza da somministrare,

- far aderire, ad esempio tramite incollaggio, sui primi fogli 16 e 17 i secondi fogli 18 e 19 di cui almeno uno (nelle figure 5-6 e 9-10 entrambi) operante come superficie di supporto 20 per mezzi e dispositivi atti a implementare almeno una funzione operativa del dispositivo vettore polifunzionale 10.

Nella figura 4, i secondi fogli 18 e 19 sono illustrati in condizione operativa di apertura del serbatoio 15 al fine di attuare la funzione di somministrazione di una sostanza in esso contenuta, apertura che avviene verso l’esterno come illustrato e descritto nel prosieguo della presente descrizione.

Le superfici di supporto 20 sono ben dettagliate e visibili nelle successive figure 5-6 e rispettive varianti 9-10, che andiamo di seguito a descrivere con riferimento alle stesse figure, nonché alle figure 7 e 8 che ne illustrano alcuni dettagli.

Sulle superfici di supporto 20 sono associati in modo fisso ed aderenti alla stessa:

- mezzi di alimentazione e/o immagazzinamento di una carica elettrica, ad esempio un pannello solare di materiale biocompatibile e sostanzialmente biodegradabile o OSC 21 atto a garantire la continua ricarica elettrica quando esposto alla luce, il quale è in connessione elettrica con un condensatore di materiale biocompatibile e sostanzialmente biodegradabile o OCAP 22 avente funzione di batteria tampone e/o di veloce scarica dell’energia immagazzinata nel pannello solare 21;

- mezzi di attuazione di almeno una funzione del vettore polifunzionale 10 all’interno di fluidi e/o ambienti organici, ad esempio almeno un interruttore elettrico 23a, 23b costituito preferibilmente di materiale biocompatibile quale ad esempio la polianilina PAMI, polipirrolo PPY o materiali equivalenti ed azionato da un filtro di tipo plasmonico 24, visibile nelle figure 7 e 8, il quale commuta l’interruttore 23 in posizione chiusa ON allorché viene attivato da un raggio laser ad una determinata frequenza di emissione su cui è tarata l’attuazione dello stesso filtro 24, piuttosto che un interruttore 23c di un tipo azionabile tramite ultrasuoni.

I mezzi di attuazione di almeno una funzione del vettore polifunzionale 10 includono poi i seguenti dispositivi utilizzatori della corrente elettrica immagazzinata nei mezzi di alimentazione e/o immagazzinamento 21, 22 e ad essi associati in connessione elettrica:

- un oled di materiale biocompatibile e sostanzialmente biodegradabile 25 con funzione di tracciamento e rilevamento della posizione al fine di rilevare con efficacia e precisione la zona dove i dispositivi vettori 10 vanno ad operare;

- una coppia di polarità “+” e “-“ ricavate sulla superficie laterali del corpo principale 12 del dispositivo vettore 10 le quali sono costituite di materiale organico, ad esempio PEDOT:PSS, al fine di veicolare una funzione di stimolazione elettrica o firing su alcune parti dell’ambiente organico in cui i dispositivi vettori vanno ad operare;

- un dispositivo di apertura del serbatoio 15, indicato nel suo complesso con 40 e di tipologie come dettagliato nel prosieguo con riferimento alle figure 7-8. I mezzi di alimentazione e/o immagazzinamento di una carica elettrica 21, 22 sono quindi associati al corpo principale 12 attraverso le superfici di supporto 20 ed ulteriormente in connessione elettrica con i mezzi di attuazione 21-25, 40, ,- per lo svolgimento di almeno una funzione del vettore polifunzionale 10 all’interno dei fluidi e/o ambienti organici dove sono destinati ad operare, ad esempio all’interno del sangue in un corpo umano per terapie ed allo scopo di evitare interventi chirurgici invasivi.

Si dettagliano di seguito i vari mezzi, dispositivi e circuitazioni presenti sulle superfici di supporto 20 come illustrati nella seconda forma di rappresentazione dell’invenzione di figure 5 e 6 e relative varianti di figure 9 e 10, varianti in cui è presente solo una delle funzioni della forma più complessa di figure 5 e 6.

In riferimento alla funzione di tracciamento e rilevamento della posizione ad opera di uno o più dispositivi vettori funzionali 10 eventualmente aggregati insieme, il pannello solare 21 è in connessione elettrica in parallelo con il condensatore 22 e con l’oled 25, dove l’interruttore 23a è connesso all’oled 25 in modo tale che, una volta in posizione chiusa ON attivato da una determinata frequenza di attivazione emessa da un dispositivo laser 32 come schematicamente illustrato nelle figure 14-15, permette l’alimentazione e quindi l’accensione dell’oled 25 ad opera del condensatore 22 e/o del pannello solare 21.

In riferimento alla funzione di stimolazione elettrica o firing su alcune parti dell’ambiente organico in cui i dispositivi vettori vanno ad operare, il pannello solare 21 è in connessione in parallelo al condensatore 22 per cui l’interruttore 23b alimenta, allo stesso modo descritto in precedenza allorché attivato da un dispositivo laser 32 ad una frequenza diversa rispetto alla precedente, la coppia di polarità “+” e “-“ permettendo l’attivazione di una scarica elettrica dal condensatore 22 la quale fa partire la stimolazione elettrica voluta.

In riferimento alla funzione di apertura del serbatoio 15, il pannello solare 21 è in connessione elettrica in parallelo con il condensatore 22 e con il dispositivo di apertura 40 del serbatoio 15, che può anch’esso presentare al suo interno un interruttore con filtro plasmonico 24 come più avanti specificato, in modo tale da consentirne l’alimentazione e l’attuazione una volta chiuso il circuito. Ulteriormente, al dispositivo di apertura 40 è connesso elettricamente un interruttore ad ultrasuoni 23c in grado di comandarne l’attuazione anche tramite ultrasuoni, per cui la funzionalità rimane espletabile anche nelle situazioni operative in cui i dispositivi laser non possono più operare.

Vantaggiosamente, la presenza di un interruttore ad ultrasuoni consente al dispositivo vettore di liberare e diffondere la sostanza presente nel serbatoio 15 in tutte quelle zone dove un raggio laser non riesce a penetrare ed arrivare con le sue frequenze luminose, così realizzando una maggiore efficacia e flessibilità del sistema secondo l’invenzione.

Con riferimento alle figure 7 e 8, viene illustrato schematicamente il dispositivo di apertura 40 del serbatoio 15 ed una sua variante. Il dispositivo di apertura 40 è costituito di un corpo 45 connesso al corpo principale 12 del dispositivo vettore 10 tramite un punto di cerniera 46 in grado di fare rotare l’intero corpo 45, all’interno del quale sono presenti gli elementi atti a realizzare la funzione di apertura del serbatoio 15 tramite sollevamento di un lembo della superficie di supporto 20, ossia dei primi e secondi fogli 16-19 reciprocamente incollati tra loro come illustrato in figura 4.

Nel caso di figura 7 è presente un interruttore con filtro plasmonico 24 in grado di fare affluire corrente elettrica al dispositivo 40 secondo quanto precedentemente descritto una volta che un dispositivo laser 32 commuta il suo stato in posizione ON attraverso l’intervento di un fascio laser ad una determinata frequenza di attivazione dello stesso. In alternativa può essere presente un interruttore ad ultrasuoni 23c con medesima funzione attivata questa volta da una emissione di ultrasuoni con data intensità e frequenza su cui è calibrato l’interruttore.

La chiusura dell’interruttore in posizione ON porta la corrente elettrica proveniente dal pannello solare 21 e/o dal condensatore 22 ad alimentare una barra di materiale bistabile inorganico, ad esempio NiTiNol 41 connessa ad una estremità al corpo 45 del dispositivo vettore 10, all’altra estremità con una estremità di una parte sagomata 42 costituita di materiale organico a basso coefficiente di deformazione termica, ad esempio polipropilene PP o materiali equivalenti. La parte sagomata 42 è poi connessa fortemente, ad esempio per incollaggio, con una sua estremità in un punto 43 alla superficie di supporto 20. Per effetto del calore emanato da dispositivi laser 32 e per la chiusura dell’interruttore a filtro plasmonico 24, la barra di NiTiNol 41 si riscalda per cui incrementa notevolmente la sua lunghezza trascinando con se orizzontalmente la parte sagomata 42 che si espande molto meno per la natura dei suoi materiali, così consentendo al corpo 45 di rotare intorno al punto di cerniera 46 sollevando il lembo distale della superficie di supporto 20, quindi i secondi fogli 18 e 19 ed i primi fogli 16 e 17 ad essi incollati, svolgendo così la funzione di apertura del serbatoio 15.

Allorché si vuole richiudere il serbatoio 15 facendo aderire la superficie di supporto 20 ai bordi superiori dello stesso, è possibile farlo semplicemente comandando un altro impulso laser che, commutando nuovamente l’interruttore a filtro plasmonico 24 in posizione ON, riscalda nuovamente la barra di NiTiNol 41 che, per sua natura, si accorcia recuperando sostanzialmente la medesima lunghezza che aveva all’inizio e trascinando con se l’intero corpo 45, che ora ruota in verso opposto attorno al punto 46 chiudendo il serbatoio 15.

Vantaggiosamente, l’utilizzo di una barra di materiale bistabile inorganico rende il dispositivo di apertura 40 particolarmente affidabile in quanto questo materiale ha ottime capacità meccaniche in allungamento ed accorciamento, così garantendo un’efficace apertura e chiusura della superficie di supporto con la relativa erogazione della sostanza presente nel serbatoio.

In figura 8 viene illustrata una variante al dispositivo di apertura 40 avente struttura del tutto simile al precedente e le cui differenze sono:

- la presenza di un filtro plasmonico 24 al posto di un interruttore a filtro plasmonico 24 non più necessario;

- al posto della barra di materiale bistabile, tipicamente inorganico, viene utilizzata una barra attuatrice 44 costituita di materiale organico biodegradabile ad alto coefficiente di deformazione termica, come ad esempio polietilene PE o altri materiali equivalenti.

Il funzionamento del dispositivo 40 è del tutto simile al precedente. Per l’attivazione della barra attuatrice 44 è sufficiente la sola energia del dispositivo laser ad una determinata frequenza che passa attraverso il filtro plasmonico 24 e riscalda la stessa barra, che inizia ad allungarsi sollevando i secondi fogli 18 e 19 con le stesse modalità già descritte. In questo caso la superficie di supporto 20, ossia i secondi fogli 18 e 19 si richiudono automaticamente sul serbatoio 15 nel momento in cui la barra attuatrice 44 si raffredda a contatto con i fluidi entro cui opera il dispositivo vettore 10.

Vantaggiosamente, tale soluzione permette di raggiungere una più ampia biodegradabilità del dispositivo vettore, non utilizzando allo scopo di realizzare la funzione di somministrazione alcun materiale di natura inorganica, i quali sono molto più difficili da smaltire all’interno di un organismo.

Sulle superfici di supporto 20, superiormente ai mezzi di alimentazione e/o immagazzinamento di una carica elettrica 21, 22 e ai mezzi di attuazione di almeno una funzione 21-25, 40, , - sono poi vantaggiosamente applicati mezzi di schermatura e protezione dalla luce, quindi anche dai raggi laser, realizzati in materiale di natura prevalentemente organica ad esempio secondo la nota tecnologia “Heat Mirror”, la quale prevede sovrapposizione di materiali biocompatibili, quali ad esempio l’argento metallico, nonché materiali biodegradabili quali ad esempio il biossido di titanio. Tali mezzi di schermatura e protezione dalla luce sono applicati su tutte le componenti citate ad eccezione che sui filtri plasmonici 24, in modo tale da proteggere i sopracitati mezzi 21-25, 40, , - da possibili surriscaldamenti ed interferenze che potrebbero verificarsi a causa dei raggi laser che impattano sull’intero dispositivo vettore 10 e quindi sulle relative superfici di supporto 20.

Nelle figure 14-15 viene ulteriormente illustrato un sistema per l’attuazione di almeno una funzione operativa all’interno di fluidi e/o ambienti organici secondo l’invenzione in cui sono presenti:

- almeno un dispositivo vettore polifunzionale 10, in particolare associato ad altri dispositivi vettori 10 in una configurazione atta a svolgere tutte le funzioni previste in protocollo, quale ad esempio una conformazione a piastra come illustrata nelle figure 11-13;

- mezzi di iniezione di dispositivi vettori polifunzionali 10 all’interno di fluidi e/o ambienti organici, ad esempio una siringa 38 all’interno della quale viene preparata una soluzione fisiologica contenente i detti dispositivi 10 da iniettare all’interno di un organismo biologico;

- mezzi generatori di campo magnetico di un tipo atto a direzionare i dispositivi vettori polifunzionali 10 all'interno del fluido e/o dell’ambiente organico dove operare secondo determinati e voluti percorsi spaziali, ad esempio un magnete permanente 34 piuttosto che un cerotto 35 dotato di magneti ed applicabile in prossimità della parte su cui si vuole operare;

<- >dispositivi di comando per l’attuazione di almeno una funzione del vettore polifunzionale 10 all’interno di fluidi e/o ambienti organici.

Tali dispositivi di comando comprendono:

- mezzi generatori di ultrasuoni 36 di un tipo atto sia a creare un’onda d’urto di una certa pressione atta a smuovere e/o perforare i primi fogli 16 e 17 e gli eventuali secondi fogli 18 e 19 dei dispositivi vettori 10, sia di un tipo atto ad attivare un interruttore ad ultrasuoni 23c;

- dispositivi laser 32 atti ad emettere una serie di frequenze di luce per l’attivazione isolata o simultanea di rispettivi filtri plasmonici 24 presenti negli interruttori plasmonici 23a, 23b ed internamente al dispositivo di apertura 40.

Di seguito si descrive l’operatività, peraltro del tutto intuitiva, relativa al sopra descritto sistema per l’attuazione di almeno una funzione operativa all’interno di fluidi e/o ambienti organici, che si implementa attraverso i seguenti passi:

- fabbricazione e preparazione di una pluralità di dispositivi vettori polifunzionali 10 in configurazioni studiate per lo svolgimento di una pluralità di funzioni volute, che sono in grado di compattarsi e disporsi in diversi modi a seconda della configurazione scelta per i mezzi magnetici 30, 31 e di come questi mezzi vengono allestiti sul corpo principale 12;

- iniezione di tali dispositivi vettori polifunzionali 10 all’interno di fluidi e/o ambienti organici, ad esempio attraverso una siringa 38 all’interno della quale viene preparata una soluzione fisiologica contenente i dispositivi - orientamento e posizionamento dei dispositivi vettori 10 iniettati secondo il passo precedente mediante la movimentazione e/o il posizionamento dei mezzi generatori di campo magnetico 34, 35;

- attivazione dei dispositivi di comando per l’attuazione di almeno una funzione del dispositivo vettore 10 in dipendenza dell’operazione e/o della terapia che si vuole svolgere attraverso il sistema.

Pertanto si possono selettivamente o insieme attivare:

- i mezzi generatori di ultrasuoni 36 in grado di creare un’onda d’urto atta a smuovere e/o perforare i primi fogli 16 e 17 e gli eventuali secondi fogli 18 e 19 dei dispositivi vettori 10piuttosto che attivare un interruttore ad ultrasuoni 23c;

- dispositivi laser 32 atti ad emettere una serie di frequenze di luce per l’attivazione isolata o simultanea di rispettivi filtri plasmonici 24 in grado di implementare, insieme ai rispettivi interruttori 23a e 23b, le funzioni operative dei dispositivi vettori 10 volute e precedentemente descritte.

È chiaro che ulteriori e numerose varianti sono possibili per un tecnico del ramo al dispositivo vettore polifunzionale costituito di materiale biocompatibile e sostanzialmente biodegradabile atto ad essere veicolato all’interno di fluidi e/o ambienti organici per l’attuazione di almeno una funzione operativa, nonché al sistema per l’attuazione di almeno una funzione operativa all’interno di fluidi e/o ambienti organici secondo l’invenzione; così come è chiaro che nella sua pratica attuazione le forme dei dettagli illustrati potranno essere diverse e gli stessi potranno essere sostituiti con elementi tecnicamente equivalenti.

Ad esempio, il corpo principale del dispositivo vettore polifunzionale può essere conformato internamente pieno, ossia priva della cavità avente funzione di serbatoio. Sul corpo principale può essere applicata, ad esempio tramite incollaggio, almeno una superficie di supporto recante su di essa mezzi e dispositivi atti a implementare almeno una funzione operativa del vettore polifunzionale all’interno del fluido e/o dell’ambiente organico dove opera.

I mezzi di attuazione di almeno una funzione del vettore polifunzionale possono essere costituiti ulteriormente da una telecamera, sensori di Ph, sensori di temperatura e/o pressione, preferibilmente costituiti di materiale organico, biocompatibile e sostanzialmente biodegradabile.

E’ possibile utilizzare una combinazione di soli interruttori ad ultrasuoni per attivare le funzioni dei dispositivi vettori diversamente da come previsto negli esempi illustrati: ad esempio può essere utilizzato un interruttore ad ultrasuoni per attivare il circuito di stimolazione elettrica illustrato in figura 9. Vantaggiosamente, i dispositivi vettori così dotati possono operare, in un organismo biologico, a livelli di profondità di molto superiori rispetto al caso in cui si usano interruttori a filtro plasmonico, ossia in tutti quei casi in cui un fascio laser non è in grado di arrivare oppure arriverebbe ustionando i tessuti dell’organismo biologico che intercetta prima di attivare l’interruttore.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Dispositivo vettore polifunzionale costituito di materiale biocompatibile e sostanzialmente biodegradabile, atto ad essere veicolato all’interno di fluidi e/o ambienti organici per l’attuazione di almeno una funzione operativa, caratterizzato dal fatto di comprendere: - un corpo principale (12) costituito di materiale biocompatibile e biodegradabile, in particolare atto a costituire un serbatoio (15) per una sostanza da somministrare e dotato di almeno un’apertura (13,14) per la fuoriuscita di una sostanza da somministrare verso detti fluidi e/o ambienti organici; - mezzi di attuazione (16,17;21-25,40,+,-) di almeno una funzione del vettore polifunzionale (10) all’interno di fluidi e/o ambienti organici.
2. Dispositivo vettore polifunzionale, secondo la rivendicazione precedente, caratterizzato dal fatto che il corpo principale (12) è conformato in modo tale da avere una forma esteriore atta a permettere l’aggregazione di più dispositivi vettori (10) in contatto reciproco almeno con una faccia.
3. Dispositivo vettore polifunzionale, secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere, associati al corpo principale (12), mezzi magnetici (30,31) atti ad assumere una polarità magnetica definita per la conduzione ed il posizionamento dello stesso vettore (10) all’interno di fluidi e/o ambienti organici ad opera di campi magnetici operanti esternamente ai detti fluidi e/o ambienti organici, in particolare associati a superfici esterne (13,14) del corpo principale (12), ed atti complessivamente a generare un campo magnetico definito, polarizzato e direzionato allo scopo di aggregare una molteplicità di dispositivi vettori (10) in una configurazione spaziale definita dai mezzi magnetici (30,31) stessi.
4. Dispositivo vettore polifunzionale, secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere mezzi di alimentazione e/o immagazzinamento di una carica elettrica (21,22) associati a detto corpo principale (12), i mezzi di attuazione di almeno una funzione (21-25,40,+,-) essendo associati al corpo principale (12) ed a detti mezzi di alimentazione e/o immagazzinamento di una carica elettrica (21,22) per lo svolgimento di detta almeno una funzione all’interno dei fluidi e/o ambienti organici dove opera.
5. Dispositivo vettore polifunzionale, secondo la precedente rivendicazione, caratterizzato dal fatto di comprendere, associata al corpo principale (12), almeno una superficie di supporto (20) per mezzi e dispositivi atti a implementare almeno una funzione operativa del dispositivo vettore polifunzionale (10) sulla quale sono associati detti mezzi di alimentazione e/o immagazzinamento di una carica elettrica (21,22) e/o detti mezzi di attuazione di almeno una funzione (21-25,40,+,-).
6. Dispositivo vettore polifunzionale, secondo una delle rivendicazioni 4-5, caratterizzato dal fatto che i mezzi di attuazione di almeno una funzione comprendono, selettivamente o insieme, i seguenti dispositivi e mezzi: - un oled di materiale organico (25) con funzione di tracciamento e rilevamento della posizione; - una coppia di polarità (+, -) ricavate sul corpo principale (12) del dispositivo vettore (10) costituite di materiale organico al fine di veicolare una funzione di stimolazione elettrica su alcune parti dell’ambiente organico in cui i dispositivi vettori (10) vanno ad operare; - un dispositivo di apertura (40) del serbatoio (15); - un interruttore elettrico (23a,23b) di materiale biocompatibile azionato da un filtro di tipo plasmonico (24) atto a commutare l’interruttore (23) in posizione chiusa ON allorché viene attivato da un raggio laser ad una determinata frequenza di emissione su cui è tarata l’attuazione dello stesso filtro (24) - un interruttore di un tipo azionabile tramite ultrasuoni (23c).
7. Dispositivo vettore polifunzionale, secondo una delle rivendicazioni 5-6, caratterizzato dal fatto di comprendere mezzi di schermatura e protezione dalla luce applicati superiormente alle dette superfici di supporto (20) e relativi mezzi e dispositivi atti a implementare almeno una funzione operativa del dispositivo vettore polifunzionale (10) associati su di essa, in particolare detti mezzi di alimentazione e/o immagazzinamento di una carica elettrica (21,22) e/o detti mezzi di attuazione di almeno una funzione (21-25,40,+,-), detti mezzi di schermatura e protezione dalla luce non essendo presenti superiormente ad eventuali filtri plasmonici (24) presenti sulle superfici di supporto (20).
8. Sistema per l’attuazione di almeno una funzione operativa all’interno di fluidi e/o ambienti organici, caratterizzato dal fatto di comprendere: - almeno un dispositivo vettore polifunzionale (10) secondo una delle precedenti rivendicazioni; - mezzi di iniezione (38) di dispositivi vettori polifunzionali (10) all’interno di fluidi e/o ambienti organici; - mezzi generatori di campo magnetico (34,35) di un tipo atto a direzionare i dispositivi vettori polifunzionali (10) all'interno del fluido e/o dell’ambiente organico dove operare secondo determinati e voluti percorsi spaziali; - dispositivi di comando (36;32,36) per l’attuazione di almeno una funzione del vettore polifunzionale (10) all’interno di fluidi e/o ambienti organici.
9. Sistema per l’attuazione di almeno una funzione operativa, secondo la precedente rivendicazione, caratterizzato dal fatto che i dispositivi di comando comprendono: - mezzi generatori di ultrasuoni (36) di un tipo atto sia a creare un’onda d’urto di una certa pressione atta a smuovere e/o perforare primi fogli (16,17) dei dispositivi vettori (10) per cui liberare la sostanza da somministrare contenuta nel serbatoio (15), sia ad attivare un interruttore ad ultrasuoni (23c); - dispositivi laser (32) atti ad emettere una serie di frequenze di luce per l’attivazione isolata o simultanea di filtri plasmonici (24).