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Nanorobot al servzio della medicina

 12 maggio 2015
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 Categoria: Tecnologia
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 Autore: admin

Dimensioni che vanno da qualche millimetro a pochi centimetri, aspetto simile a lombrichi o ragni. Ma diventeranno i nostri alleati per individuare e sconfiggere certe malattie: sono gli straordinari risultati degli studi di nanotecnologia, una disciplina in cui l'Italia è all'avanguardia e che è tutta da scoprire.


Microscopici robot che riparano il corpo umano dall'interno, sommergibili delle dimensioni di una cellula che si spostano attraverso il flusso sanguigno e rilasciano farmaci sull'organo bersaglio, microcamere ad altissima risoluzione e sensori che analizzano i tessuti durante un intervento chirurgico: fino a una decina di anni fa queste meraviglie erano materia per i romanzi di fantascienza, oggi sono strumenti reali in fase di sperimentazione e nei prossirni decenni cambieranno il volto della medicina. Si chiamano Bio-Mems (Micro Electro Mechanical Systems) e sono dispositivi meccanici più piccoli del diametro di un capello, con componenti a volte delle dimensioni di una manciata di atomi e integrati o integrabili con circuiti elettronici “on board”. Il materiale di cui sono fatti, il silicio, è compatibile con l'organismo umano e non provoca azioni di rigetto da parte del sistema immunitario.


Gli studi in questo campo sono iniziati appena 15-20 anni fa, ma i risultati sono già molto interessanti. Oggi le migliori università e molte industrie farmaceutiche in America, in Europa e in Asia hanno avviato programmi di studio sui Bio-Mems. Sono state messe a punto delle capsule di silicio che potrebbero rivoluzionare il trattamento del diabete facilitando il trapianto di piccole porzioni di pancreas. L'insulina, l'ormone che regola la concentrazione dei glucosio nel sangue, è prodotta da agglomerati di cellule del pancreas che prendono il nome di isole di Langerhans. Nei soggetti colpiti dal diabete mellito le isole pancreatiche smettono di funzionare, la produzione di insulina si interrompe e lo zucchero ricavato dagli alimenti si accumula nel sangue senza raggiungere gli altri tessuti. La sopravvivenza di queste persone dipende dalla somministrazione quotidiana di una dose di insulina per via sottocutanea.


Da trent'anni i medici studiano la possibilità di trapiantare nell'organismo dei pazienti isole di Langerhans funzionanti, microincapsulate in contenitori polimerici, per liberarli dalla schiavitù dell'iniezione quotidiana. Gli esperimenti condotti a partire dagli anni Settanta hanno dato buoni risultati, ma le capsule polimeriche sono biodegradabili nel tempo, e non forniscono un completo immunoisolamento, costringendo quindi le persone che ricevono l'impianto ad assumere per tutta la vita farmaci immunosoppressori, ed esporsi così all'attacco di agenti infettivi.


Qui entrano in gioco le capsule di silicio realizzate dai ricercatori di Berkeley. Funzionano come un guscio esterno che raccoglie le cellule da trapiantare e il loro scopo è quello di impedire il riconoscimento immunologico e i fenomeni di rigetto. Il tessuto estraneo è separato dall'organismo ricevente tramite una membrana attraversata da tanti fori del diametro di appena 15 milionesimi di millimetro. Pori così piccoli permettono alle sostanze nutrienti di raggiungere le isole di Langerhans e all'insulina di uscire all'esterno, ma impediscono il passaggio delle molecole del sistema immunitario. Così otteniamo una microfabbrica di insulina autoregolata e capace di eludere le reazioni ostilì del corpo.


Con lo stesso metodo si stanno mettendo a punto microfabbriche di dopamina per la terapia delle malattie neuro+degenerative, come il morbo di Alzheimer, e di fattori coagulanti per la cura dell'emofiba. Per si sono provato i gusci di silicio solo sugli animali, in collaborazione con l'Istituto di Medicina sperimentale del Cnr, ma si pensa di passare ai test sull'uomo entro porchi mesi.


Ancora pochi anni e le microcapsule saranno dotate di sensori per l'autoregolazione, meccanismi di controllo a distanza e pompe per il rilascio guidato dei medicinali. Ferrari e i suoi colleghi stanno sperimentando in laboratorio gli Onco-Mems, macchine di dimensioni subcellulari capaci di raggiungere una lesione tumorale facendosi strada da sole nei tessuti e superando ostacoli di ogni tipo. La loro superficie è rivestita da molecole che aderiscono in modo specifico alle cellule bersaglio. Micropompe azionate a distanza con un telecomando rilasciano i farmaci solo quando il dispositivo ha raggiunto la massa tumorale.


L'obiettivo finale della ricerca nel campo dei RioMems è creare un'interfaccia a livello molecolare tra la tecnologia e la biologia, un risultato che avrà un peso enorme sul futuro della medicina. Negli Stati Uniti, agenzie federali come l'Istituto nazionale della Sanità, il dipartimento della Difesa, l'Istituto nazionale tumori e la Nasa hanno messo a disposizione ingenti finanziamenti per stimolare la crescita del settore. Ci si augura che la sfida venga raccolta da medici in tutto il mondo scientifico.


Tempo fa il governo giapponese ha varato un programma di ricerca decennale nel campo dell'ingegneria micromeccanica, con un budget di 25 miliardi di yen, più di 170 milioni di euro, e in Europa è nata una rete di collaborazione che raccoglie i principali laboratori, a cui partecipano anche partner italiani.

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