MERCATO GLOBALE DEL MUSCOLO ARTIFICIALE ANALISI DI DIMENSIONI E QUOTE - TENDENZE E PREVISIONI DI CRESCITA (2024-2031)

Il mercato globale dei muscoli artificiali è stato valutato US$ 2,107 Mn nel 2023 e si prevede di raggiungere US$ 4.671.2 Mn entro il 2031, crescendo in una crescita annuale composta tasso (CAGR) del 10,7% dal 2024 al 2031.

I muscoli artificiali che sono noti anche come gel polimerici o gel polielectrolyte, sono materiali gel-come che subiscono forti contrazioni o espansioni in risposta a stimoli esterni come cambiamenti di temperatura, umidità o segnali elettrici. Ci sono due tipi principali di muscoli artificiali - polimeri termoattivi ed elettroattivi. I muscoli termicamente attivati utilizzano il calore per contrarre o espandere il gel polimerico, lavorando simile ai muscoli umani. I muscoli polimerici elettroattivi utilizzano segnali elettrici o cambiamenti di tensione per avviare la deformazione. Questi possono imitare i muscoli biologici e avere potenziali applicazioni in cui è necessario un movimento rapido o delicato.

Alcuni vantaggi chiave dei muscoli artificiali rispetto ai motori tradizionali includono il loro peso leggero, flessibilità, tempo di risposta e rapporto di potenza-peso. Poiché si basano sulla contrazione e l'espansione dei polimeri piuttosto che sul movimento meccanico, possono raggiungere uscite di forza e di potenza molto elevate rispetto alle loro dimensioni. Alcune potenziali applicazioni dei muscoli artificiali includono la robotica, la protesi, la modellazione di strutture mutevoli, strumenti chirurgici minimamente invasivi e pompe cardiache artificiali. Tuttavia, gli svantaggi includono la gamma di movimento limitata, la resistenza alla fatica e la durata nell'uso prolungato. Per ottimizzare i materiali e le tecnologie esistenti è ancora necessaria una maggiore ricerca per rendere i muscoli artificiali adatti ad un uso commerciale e medico diffuso.

Insights regionali del mercato del muscolo artificiale globale

• Nord America dovrebbe essere il più grande mercato per muscolo artificiale nel periodo di previsione e ha rappresentato oltre il 33,6% della quota di mercato nel 2024. Gli Stati Uniti in particolare ospitano la maggior parte dei migliori giocatori impegnati nello sviluppo e nella commercializzazione delle tecnologie muscolari artificiali. Il sostegno del governo per la medicina rigenerativa e la ricerca di esoscheletro nel paese ha propulso progressi nei materiali e nei disegni.
• Europa dovrebbe essere il secondo mercato più grande per muscolo artificiale, che ha rappresentato oltre il 30,4% della quota di mercato nel 2024. La crescita del mercato è dovuta all'elevata spesa sanitaria.
• Asia Pacifico si prevede che sia il mercato in crescita più rapida per i muscoli artificiali, che dovrebbe crescere in un CAGR di oltre il 12,2% durante il periodo di previsione. La crescita del mercato in Asia Pacifico è dovuta alle iniziative governative per promuovere la ricerca in aree come la robotica e bionici hanno aumentato lo sviluppo delle tecnologie muscolari artificiali.

Figura 1. Artificiale globale Mercato del muscolo (%), Per Regione, 2024

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Analista’s Views:

Il mercato globale dei muscoli artificiali ha un grande potenziale di crescita nel prossimo futuro. Spinto dalla crescente domanda di robot e protesi, la domanda di muscoli artificiali dovrebbe aumentare sostanzialmente. Un altro fattore importante che aiuta la crescita di questo mercato è l'aumento della ricerca e dello sviluppo (R&D) investimenti da parte dei principali attori del mercato per sviluppare attuatori biomimetici avanzati. Tuttavia, i costi elevati che sono associati allo sviluppo di muscoli artificiali biologicamente ispirati rimangono un restringimento.

Asia Pacific regione, soprattutto paesi come Cina, Giappone e Corea del Sud, è probabile che domini il mercato muscolare artificiale a causa della presenza di principali istituti di ricerca e produttori di robotica. L'America del Nord rimarrà un'altra regione lucrativa a causa dell'evoluzione della protesi e degli esoscheletri da parte delle società e delle organizzazioni di ricerca americane. Si prevede che il mercato dei muscoli artificiali cresca il più veloce in Europa sostenuto da un crescente finanziamento per la ricerca biorobotica.

Mentre gli attuatori di idrogel rappresentano attualmente oltre il 30% della quota di mercato, i polimeri elettroattivi stanno emergendo come alternative promettenti e si aspettano di assistere alla crescita più alta. I progressi nella stampa 3D e la scienza dei materiali potrebbero contribuire a ridurre i costi di produzione e ampliare le applicazioni dei muscoli artificiali in un prossimo futuro. La commercializzazione di robotica morbida e neuroprotetica creerà nuove opportunità. Complessivamente, con continua innovazione tecnologica, crescenti applicazioni sanitarie e investimenti in soft robotics.

Driver del mercato del muscolo artificiale globale:

• Domanda crescente di protesi robotiche: La domanda di protesi robotica sta aumentando costantemente con lesioni crescenti, incidenti e disabilità congenite. La protesi robotica più avanzata sta aiutando molti a ritrovarsi vicino alla normale mobilità e funzionalità. Questi protesi di nuova generazione spesso si basano su muscoli artificiali avanzati che imitano i muscoli umani reali. Come risultato di crescenti esigenze per tali protesi avanzate, il mercato dei muscoli artificiali sta vivendo una crescita significativa. Diversi rapporti indicano la crescente domanda di protesi. Secondo l'articolo pubblicato dall'Organizzazione Mondiale della Sanità (OMS) 2021, oltre 1 Mn persone subiscono l'amputazione ogni anno a causa di vari motivi. Un altro rapporto pubblicato dall'American Academy of Ortopedia Chirurghi nel 2021, stati, circa 185.000 amputazioni si verificano ogni anno negli Stati Uniti da solo e l'incidenza è prevista per aumentare con diabete e malattie vascolari diventando più diffusa. Come le richieste di protesi di fascia alta corrispondenti controparti naturali aumenta, i muscoli artificiali mercato catering per dispositivi protesi, esoscheletro e robotica è progettato per sperimentare la crescita continua nel prossimo futuro. Il mercato si sta spostando da semplici attuatori a soluzioni veramente biomimetiche
• Domanda crescente di dispositivi exoskeleton indossabili avanzati: La domanda di dispositivi di esoscheletro indossabili avanzati che possono migliorare la forza umana e la resistenza è stata in costante crescita negli ultimi anni. Queste tute di esoscheletro alimentate usano muscoli artificiali che imitano il funzionamento dei muscoli umani, permettendo così al portatore di svolgere compiti che richiedono un sollevamento pesante o un lavoro manuale esteso con maggiore facilità. Secondo un rapporto pubblicato dall'Organizzazione Mondiale della Sanità nel 2021, oltre 1 miliardo di persone a livello globale vivrà con una certa forma di disabilità entro il 2050 a causa di una maggiore invecchiamento della popolazione e aumento dei tassi di condizioni di salute croniche. Questa crescente prevalenza di disabilità e problemi sanitari correlati è previsto per guidare ulteriormente l'adozione di dispositivi esoscheletro alimentati per assistenza medica e personale nel prossimo decennio. Analogamente, il settore industriale continuerà ad abbracciare un tale aumento di forza indossabile in misura maggiore al fine di affrontare le sfide della forza lavoro in evoluzione derivanti dai cambiamenti demografici. Questa costante domanda crescente attraverso le aree di applicazione chiave continuerà a propellere il mercato muscolare artificiale avanti nel prossimo futuro.
• Prevalenza crescente delle malattie croniche: Poiché le malattie croniche continuano a influenzare più popolazioni a livello globale a causa di stili di vita anziani, sedentari e altri fattori di rischio, la domanda per tecnologie assistenziali aumenterà sostanzialmente. L'industria muscolare artificiale è quindi prevista per assistere a notevoli opportunità di crescita nel prossimo decennio. I prodotti che si occupano di terapia, riabilitazione e assistenza agli anziani saranno più richiesti. Secondo le proiezioni di esperti sanitari consultate da Pan American Health Organization (PAHO), le sole condizioni muscoloscheletriche colpiranno oltre 1,7 miliardi di persone e costeranno 1,5 miliardi di dollari all'anno entro il 2050 se le azioni preventive non saranno rafforzate. Questo esemplifica chiaramente il peso socio-economico incombente e la necessità di soluzioni efficaci, propellendo così il mercato della tecnologia muscolare artificiale.

Mercato globale del muscolo artificiale Opportunità:

• Le economie emergenti presentano un grande pool di pazienti: L'Organizzazione Mondiale della Sanità (OMS) riferisce che le malattie non comunicative (NCD) l'onere aumenta più drammaticamente nei paesi in via di sviluppo, con malattie cardiache, ictus, diabete e decessi di cancro previsti per aumentare oltre il 50% entro il 2030 in questi paesi. Questa forte crescita NCD aggiungerà una vasta nuova domanda nel settore sanitario, tra cui la domanda di dispositivi assistivi alimentati da tecnologie innovative come i muscoli artificiali. La loro versatilità e il costo più basso li rende interessanti opzioni per i mercati emergenti grappling con i sistemi sanitari sovraffollati e problemi di malattia in crescita. Se sviluppato per applicazioni mediche specifiche, i dispositivi muscolari artificiali potrebbero aiutare ad affrontare sia il gap di trattamento di allargamento che le preoccupazioni economiche nei paesi in via di sviluppo.
• Aree di applicazione in crescita: Si stanno sviluppando applicazioni per migliorare i trattamenti esistenti. Ad esempio, i palloncini gastrici pompati muscolari artificiali sono in studi clinici per la gestione della perdita di peso. Rispetto alle alternative a palloncini esistenti, questi sono potenzialmente più sicuri e più comodi come azione muscolare imita la peristalsi naturale. Altre applicazioni includono pompe di consegna della droga di precisione e sistemi di chiusura della ferita. Le bande muscolari artificiali potrebbero anche essere incorporate in suture per accelerare il recupero post-operatorio. Inoltre, i ricercatori stanno lavorando su muscoli artificiali che possono imitare interi organi e funzioni metaboliche al di fuori del corpo. Secondo il rapporto pubblicato dal Dipartimento delle Nazioni Unite per gli Affari Economici e Sociali, nel 2021, oltre 820 milioni di persone hanno sofferto di fame nel 2020 con cambiamenti climatici che aggravano l'insicurezza alimentare in tutto il mondo. Prototipi di laboratorio di fattorie idroponiche alimentate con muscoli artificiali mostrano la promessa per la produzione di colture indoor sostenibili, indipendentemente dalle condizioni meteorologiche o terrestri. Tali innovazioni possono aumentare l'affidabilità dell'offerta alimentare e i livelli di nutrizione sanitaria globale in futuro.

Mercato globale del muscolo artificiale Tendenze:

• Miniaturizzazione dei dispositivi: Poiché i muscoli artificiali diventano più piccoli, è consentendo la possibilità di protesi impercettibili che potrebbero essere completamente nascosti sotto abbigliamento e impianti interni che possono operare indipendentemente senza componenti esterni ingombranti. Questo apre nuove opportunità per i dispositivi di assistenza per aiutare a ripristinare il movimento naturale per gli amplificatori o quelli con mobilità limitata. Aiuta anche avanzare tecniche chirurgiche meno invasive. Ad esempio, nel 2023, secondo un rapporto pubblicato dalla FDA degli Stati Uniti sull'uso di robot chirurgici, c'è stato un aumento del 25% del numero di interventi robotici utilizzando sistemi come da Vinci che utilizzano polsi e articolazioni in miniatura. La ridotta dimensione di questi robot permette di piccole incisioni e tempi di recupero più rapidi per i pazienti.
• Sviluppo di sistemi autoalimentati: Questa tendenza verso i muscoli artificiali autoalimentati sta rivoluzionando il settore in quanto rende queste tecnologie significativamente più pratiche e user-friendly. Non dover cambiare o ricaricare batterie significa muscoli autoalimentati che possono essere affidati a funzionare continuamente per periodi prolungati. Questo apre nuove opportunità per applicazioni come esoscheletro robotico morbido che aiutano con riabilitazione fisica o protesi che ripristinano il movimento quasi naturale. Non dover gestire una fonte di energia esterna riduce le esigenze di manutenzione e migliora la portabilità. Con sistemi autoalimentati, i muscoli artificiali possono essere resi più leggeri e meno ingombranti in quanto non hanno bisogno di ospitare batterie pesanti.
• Integrazione delle tecnologie intelligenti: L'integrazione delle tecnologie intelligenti sta avendo una significativa influenza sul mercato muscolare artificiale. Con progressi in campi come ingegneria biomedica, nanotecnologia, robotica e stampa 3D, i ricercatori sono in grado di sviluppare innovativi disegni muscolari artificiali che imitano da vicino le proprietà del muscolo umano naturale. Un esempio è lo sviluppo di muscoli artificiali polimerici conduttivi. I polimeri conduttivi hanno proprietà contrattuali che permettono loro di ridurre o espandersi in risposta alla stimolazione elettrica. I ricercatori stanno lavorando per migliorare le formulazioni di polimeri conduttivi e le tecniche di fabbricazione per creare muscoli artificiali con elevata resistenza, flessibilità e capacità di movimento realistiche. Diversi laboratori di ricerca accademica hanno dimostrato muscoli artificiali basati su polimeri conduttivi che possono sollevare pesi, fornire assistenza a persone disabili e potere soft robotic disegni. Questa ricerca è prevista per tradurre in protesi intelligenti e ortotetici con movimento più naturale e sensazione di vita rispetto ai dispositivi alimentati tradizionali.

Restrizioni di mercato del muscolo artificiali globali:

• Costi elevati: I costi elevati sono uno dei principali fattori che frenano la crescita del mercato globale dei muscoli artificiali. Sviluppare un muscolo artificiale comporta una vasta ricerca e test che è un processo altamente costoso. Questi muscoli artificiali sono creati imitando le fibre muscolari naturali e il loro funzionamento attraverso complesse nanotecnologie e metodi di ingegneria dei materiali. Creare materiali sintetici che possono svolgere gli stessi delicati compiti dei muscoli biologici naturali richiedono l'esplorazione di nuove tecniche di fabbricazione e di fabbricazione a livello molecolare. Questo livello di ricerca avanzata e sperimentazione richiede enormi investimenti sia di tempo che di fondi. Aggiungendo a questo sono i costi di studi clinici che sono cruciali per testare l'efficacia e la sicurezza di questi muscoli artificialmente sviluppati prima che possano essere utilizzati negli esseri umani. Con le implicazioni sanitarie immediate, le approvazioni normative per queste nuove tecnologie mediche sono comprensibilmente molto stringenti. Condurre test clinici robusti sui volontari umani, come richiesto dalle agenzie di regolamentazione come la FDA degli Stati Uniti. Inoltre, la creazione di infrastrutture di ricerca avanzate con laboratori all'avanguardia, l'assunzione di personale scientifico specializzato richiede anche pesanti spese di capitale. Tutti questi raccolgono collettivamente i costi generali di sviluppo di nuove tecnologie muscolari artificiali per applicazioni mediche.

Controbilancia: I principali operatori del mercato devono concentrarsi sulla riduzione di tutti i costi complessivi dello sviluppo di nuove tecnologie muscolari artificiali e quindi ridurre gli alti costi coinvolti nei muscoli artificiali.

• Problemi di biocompatibilità: La biocompatibilità pone una sfida significativa per la crescita del mercato muscolare artificiale. Quando i materiali stranieri vengono impiantati all'interno del corpo umano, c'è sempre il rischio che il corpo rifiuti questi materiali. Il corpo umano si è evoluto nel corso di milioni di anni per rilevare ed eliminare qualsiasi cosa straniera o potenzialmente dannosa. I muscoli artificiali creati da materiali sintetici non hanno la stessa composizione biochimica dei muscoli naturali. La loro introduzione nel corpo come sostituzioni o miglioramenti può innescare una risposta immunitaria. Il sistema immunitario del corpo può cercare di attaccare e rimuovere questi impianti artificiali attraverso reazioni infiammatorie e rifiuti. Questo problema di biocompatibilità deriva dall'interazione tra i materiali sintetici che vengono utilizzati nei muscoli artificiali e nei tessuti biologici circostanti nel corpo. Diversi materiali hanno diversi livelli di compatibilità con i tessuti viventi. Mentre alcuni materiali non causano problemi importanti, altri possono essere altamente antigeni e provocare malattie autoimmuni. Testare tutti i materiali potenziali e fabbricare muscoli con una biocompatibilità ottimale rimane una sfida continua. Qualsiasi segno di rifiuto pone rischi per la salute ai pazienti e richiede la rimozione degli impianti. Questo ostacola significativamente l'applicazione dei muscoli artificiali in salute.

Recenti sviluppi

Sviluppo chiave

• Nel mese di ottobre 2023, Blatchford, quello del produttore di protesi di fama mondiale, ha lanciato Tectus, un dispositivo ortotico intelligente che cambia la vita che consente alle persone con paralisi degli arti inferiori parziali di camminare più facilmente, naturalmente e comodamente con maggiore fiducia e sicurezza.
• Nel 2022, Össur, una società che sviluppa, produce e vende attrezzature non invasive per ortopedia, tra cui bracing e prodotti di supporto, terapia di compressione e protesi, ha lanciato il suo nuovo POWER KNEE, il primo ginocchio protesico del microprocessore attivo al mondo per le persone con amputazione sopra-knee o la differenza degli arti. Il POWER KNEE è una tecnologia bionica innovativa, una protesi “intelligente” alimentata a motore che utilizza algoritmi avanzati per rilevare modelli di movimento umano, impara e si adatta alla velocità e alla cadenza del suo indossatore in tempo reale.

Figura 2. Mercato globale del muscolo artificiale Quota (%), Per tipo di materiale, 2024

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Le migliori aziende del mercato globale del muscolo artificiale

• DuPont
• SRI Internazionale
• Foster-Miller, Inc.
• Muscolo artificiale americano
• Soft Robotics Inc.
• Festo AG & Co. KG
• Qingdao Jinlu JF Machinery Co., Ltd
• Technobots
• Mercatore S.p.A
• Ottawa muscolo artificiale
• Altri giocatori promettenti

Definizione: I muscoli artificiali che sono noti anche come muscoli sintetici, sono materiali o dispositivi che imitano la funzione dei muscoli biologici contraendo, espandendo o ruotando quando stimolato. Hanno la capacità di convertire i segnali chimici o elettrici in energia meccanica. Questi materiali potrebbero essere costituiti da una varietà di sostanze tra cui polimeri, polimeri elettroattivi (EAP), leghe di forma-memoria e sistemi bio-ibridi, tra gli altri. Lo sviluppo dei muscoli artificiali è un'area significativa di ricerca nei campi della robotica, della protesi e della tecnologia indossabile.