CENTRO RICERCHE SCIENTIFICHE
DOTT. DINO PALADIN
ADVANCED BIOTECHNOLOGIES

 

Il termine nanotecnologia è stato coniato nel 1986 dallo scienziato americano Eric Drexler, che utilizzò per primo questa parola nel suo libro "Engines of Creation. The coming Era of Nanotechnology", descrivendo la possibilità di manipolare la materia a livello atomico. Precedentemente, illustri personaggi quali il premio nobel per la fisica Richard P. Feynman e l'astronauta Isaac Asimov (nel suo racconto del 1966 "Viaggio Allucinante") ipotizzarono la realizzazione di dispositivi di dimensioni molecolari, capaci di essere applicati nei più svariati campi della scienza.

Con il termine nanotecnologie si vuole indicare un insieme di tecniche e processi capaci di sfruttare ed applicare i metodi delle nanoscienze (che rappresentano un campo multidisciplinare capace di abbracciare la chimica supramolecolare, la fisica quantistica, la biologia molecolare e la scienza dei materiali) al fine di creare dispositivi con dimensioni comprese tra 1 e 100 nanometri. In questo modo si va ad operare a livello molecolare, dal momento che 1 nanometro (nm) è un milionesimo di millimetro, ovvero una grandezza pari al diametro di una molecola di fullerene (detta anche "buckyball" o C60), alla lunghezza di una catena lineare di sei atomi di carbonio, ad 1/80000 rispetto al diametro di un capello o a circa 10 volte il diametro di un atomo di idrogeno.

Dal punto di vista operativo, i possibili approcci alle nanotecnologie sono due: l'approccio top down e quello bottom up. Attraverso l'uso del primo (che attualmente rimane il metodo più praticato) si riesce a ridurre con metodi fisici strutture già piccole fino a dimensioni appartenenti alla nanoscala, mentre con il secondo approccio è possibile assemblare nanostrutture di tipo organico ed inorganico mediante l'uso di "building blocks" quali atomi o molecole.

In particolare, per quanto concerne le applicazioni delle nanotecnologie alla medicina si sono fatti e si stanno facendo passi da gigante, specialmente nelle terapie multifunzionali e nella diagnostica precoce. Un esempio importante si ha nei cosiddetti chip genetici, detti anche chip a DNA o microarray, applicati in genomica funzionale al fine di studiare l'espressione differenziale di migliaia di geni implicati in patologie e, conseguentemente, di migliorare la capacità diagnostica e permettere una terapia mirata nei confronti della malattia di interesse (nei carcinomi mammari, per esempio, l'individuazione dei diversi profili di espressione di geni coinvolti nella farmacoresistenza permetterà di stabilire delle terapie più selettive ed efficaci contro questo male). Anche lo sviluppo di nano-sistemi ad uso terapeutico riveste una notevole importanza: fra questi si possono ricordare i liposomi (particelle sferiche a base lipidica), i dendrimeri (polimeri sintetici) e le nanoshell (nanoparticelle di semiconduttore circondato da un guscio metallico, utili nella terapia di ablazione termica).

In questo settore delle nanotech, uno dei massimi esperti mondiali è senza dubbio il prof. Mauro Ferrari. Nato nel 1959, originario del Friuli, ha conseguito la laurea in Matematica presso l'Università degli Studi di Padova e il master in Ingegneria Meccanica a Berkeley in California. E' stato direttore del Biomedical Microdevices Center di Berkeley (1996-1999) e dal 1999 è professore di Medicina Interna e di Ingegneria Meccanica e direttore del Biomedical Engineering Center all'Ohio State University. Direttore associato del Dorothy M. Davis Heart and Lung Institute dal 2000, ha ottenuto la cattedra "Edgar J. Hendrickson" in Ingegneria Biomedica nel 2001. Consulente di numerose compagnie biotech e della Cleveland Clinic Research Foundation per microdevice medici, è il fondatore e direttore dello Scientific Advisory Board dell'iMEDD. Inc e direttore dll'Ohio MicroMD. Inoltre è stato recentemente nominato consulente ed "ambasciatore" presso il Nci (National Cancer Institute) come Special Expert in Nanotecnologie; ha ottenuto 20 brevetti statunitensi, numerosi altri internazionali, pubblicando circa 130 articoli scientifici e quattro libri.

Attraverso un procedimento di "smontaggio progressivo" (tecnica del top down), il prof. Ferrari è riuscito a costruire le membrane con pori nanoscopici al fine di applicarle a dispositivi iniettabili nel corpo umano per la somministrazione sito-specifica di farmaci. Un progetto "in progress" punta alla realizzazione di un nano-device che possa essere iniettato intravena e che sia in grado di riconoscere, agganciare e rilasciare una sostanza citotossica (la mellitina, estratta dal veleno di ape) esclusivamente a livello delle cellule tumorali, in modo tale che le cellule "sane" non risultino essere danneggiate.

Inoltre, un'altra possibilità riguarda il trapianto di cellule pancreatiche per la cura del diabete. Le cellule pancreatiche, producenti e secernenti l'insulina, vengono incapsulate con queste speciali membrane provviste di pori dal diametro di 9-11 nm, cosicchè l'insulina possa uscire dalle cellule ma gli anticorpi non possano entrare attraverso i nanopori, scongiurando così la possibilità del rigetto.

A.Nicosia

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