Tutto pronto a Roma per Nano 2010: nanotubi di carbonio e nanopolimeri modificati per curare il cancro e le lesioni al cervello

Prosegue senza sosta in Italia lo sviluppo di nuove nanotecnologie in campo medico. Nanoparticelle magnetiche come agenti di contrasto nella risonanza magnetica per la diagnosi e la cura precoce dei tumori, oro sotto forma di nanoparticelle che permette di ‘entrare’ nella singola cellula tumorale, nanotubi di carbonio per riparare lesioni neuronali e per generare idrogeno dalla scissione dell’acqua, spin per dispositivi elettronici che trasmettono informazioni senza corrente elettrica: sono solo alcune delle frontiere della nanoscienza e della nanotecnologia che verranno presentate a “Nano 2010”, la Conferenza Internazionale sui Materiali Nanostrutturati, che si terrà per la prima volta in Italia a Roma da lunedì 13 a venerdì 17 settembre nei locali del Consiglio Nazionale delle Ricerche e dell’Università La Sapienza.
Le nanoparticelle potrebbero rivelarsi ‘armi’ importanti nella lotta ai tumori. Un team di ricercatori del Dipartimento di Scienze Chimiche dell’Universita’ di Cagliari guidato da Anna Musinu ha portato alla sintesi, nei mesi scorsi, piccole particelle magnetiche, chiamate nanomagneti, che possono essere guidate dall’azione di un opportuno campo magnetico e diventare veicoli per attaccare direttamente un tumore. “Le nostre nanoparticelle magnetiche possono essere pensate come delle piccole navicelle capaci di navigare nel flusso sanguigno e dirette da un unico comandante, il campo magnetico, che le orienta e ne consente il trasporto come una sorta di ‘motore’ con ‘bussola’ che li indirizza direttamente sul tumore, in modo tale da non invadere gli organi sani che sono intorno” spiega Anna Musinu, specializzata in Scienza dei materiali. “Una delle possibili applicazioni di queste nostre nanoparticelle magnetiche -sottolinea- e’ la somministrazione guidata del farmaco. Una volta ‘agganciato’ il farmaco, le nanoparticelle possono essere guidate verso la zona colpita da tumore e, giunte nel punto desiderato, rilasciare il loro carico solo dove necessario”.
“Guidati fino all’esatto punto in cui si trova il tumore, i nanomagneti – continua la scienziata dei materiali- possono agganciare le cellule tumorali e, sotto l’azione di un campo magnetico variabile di intensità opportuna, essere costretti ad oscillare, liberando calore fino al raggiungimento della temperatura critica per la sopravvivenza delle cellule tumorali. Questo fenomeno altro non è che lo stesso che caratterizza il principio di funzionamento del forno a microonde. E su questa linea esistono nel mondo diversi studi in corso”.
Da una ricerca italo svizzera invece nel 2009 sono stati studiati approfonditamente i nanotubi di carbonio.
Grazie ai nanotubi di carbonio sarà in futuro possibile riparare le lesioni alle connessioni neuronali e riattivare attraverso vere e proprie “scorciatoie”, i contatti interrotti da traumi tra sistema nervoso centrale e muscoli.
I nanotubi di carbonio grazie alla loro alta conduttività elettrica possono formare contatti estremamente saldi con le membrane cellulari dei neuroni tanto da dar vita a un network “misto”, naturale-artificiale, in grado di sanare le lesioni causate, ad esempio, da un ictus.
Le reti artificiali al carbonio potranno sia riconnettere aree cerebrali danneggiate che favorire la trasmissione degli impulsi dal sistema nervoso centrale ai muscoli bypassando le lesioni nervose. La scoperta, pubblicata su ‘Nature Nanotechnology’ è frutto del lavoro di Michel Giugliano, dell’università di Anversa e a Laura Ballerini del Centro Brain dell’università di Trieste.
I nanotubi di carbonio hanno la capacità di condurre elettricità e i neurologi hanno dimostrato che questi materiali possono formare giunzioni strette, un po’ come quelle naturali tra cellule, con le membrane dei neuroni. Questo permette di creare collegamenti neurali artificiali e vere e proprie ‘scorciatoie’ per il passaggio del segnale nervoso, in grado di aumentare l’eccitabilità neurale. L’idea potrebbe essere sfruttata per creare ponti neurali che bypassino traumi o lesioni e interfaccia cervello-computer per neuroprotesi.

La fitta foresta di neuroni che compone il nostro sistema nervoso è organizzata in modo tale che ciascun neurone, attraverso ramificazioni cellulari molto intricate, prenda contatti con neuroni limitrofi. Questo permette di instaurare una comunicazione tra neuroni e tra aree neurali anche distanti tra loro. La comunicazione sfrutta i segnali elettrici: quando la membrana di un neurone si eccita in risposta a un messaggero chimico esterno inviato da altri neuroni, il treno di impulso elettrico si propaga come un’onda da un’estremità all’altra del corpo del neurone fino alla punta dell’ ‘assone’, il braccio principale del neurone, e induce il rilascio di nuovi messaggeri chimici che vanno a eccitare la membrana di altri neuroni. In questo modo l’impulso elettrico viaggia nel cervello. In caso di lesioni, per esempio a seguito di un ictus o di un trauma, il ‘viaggio’ del messaggio neurale può trovare dei ‘binari interrotti’ e fermarsi.

I nanotubi di carbonio potrebbero essere usati per ripristinare la ‘linea ferroviaria’ neurale e bypassare zone lesionate. Potrebbero accorciare i collegamenti e quindi accelerare il viaggio dell’impulso elettrico, potenziandone l’effetto.
Non solo, anche le interfaccia macchina-cervello cui oggi sono rivolti gli occhi di tanti che, vittime di lesioni, non possono più comandare i muscoli, potrebbero essere costruite utilizzando i nanotubi sull’ultimo tratto di collegamento al cervello, piuttosto che i classici elettrodi in metallo usati oggi.

Il nanotubo in carbonio si adatterebbe molto meglio a questo compito, in quanto si dimostra più capace di connettersi e formare giunzioni più ‘naturali’ con la membrana del neurone. “I risultati riportati nel nostro lavoro – spiegano gli autori nell’articolo – indicano che i nanotubi potrebbero influenzare l’elaborazione neurale dell’informazione”; aumentando le conoscenze sul funzionamento delle reti ibride neuroni-nanotubi, si potrebbero aprire le porte allo sviluppo di materiali ‘intelligenti’ per la riorganizzazione di sinapsi all’ interno di una rete neurale.

Questa ed altre innovazioni in campo medico saranno oggetto dell’evento Nano 2010 a Roma. È prevista la partecipazione di un migliaio di scienziati che presenteranno gli studi più recenti in diversi settori, dalla medicina alle biotecnologie, dall’energia all’ambiente, dalla fotonica alle tecnologie dell’informazione, dalla sensoristica alla dispositivistica elettronica e magneto-elettronica: “Dedicheremo ampio spazio soprattutto alle applicazioni dei nanomateriali nel settore medicale, studiati da team di ricerca multidisciplinari – spiega Dino Fiorani, direttore dell’Istituto di struttura della materia (Ism) del Cnr di Roma, organizzatore della conferenza con Elisabetta Agostinelli dell’Ism-Cnr e con Enrico Traversa, dell’Università di Tor Vergata -. Si parlerà poi di ‘teranostica’, la capacità di svolgere contemporaneamente un’azione diagnostica e terapeutica nei tumori, e della ‘spintronica’ nei settori dell’energia, della tecnologia delle informazioni e della medicina. Anche nel settore dell’energia i nanotubi di carbonio trovano nuovissime applicazioni”.

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