Un 2009 di ricerca targata Cnr

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Dal mantello dell’invisibilità al tessuto osseo in legno. I bagliori di nuove luci per il 2010 sono già sullo sfondo: i ricercatori sono già al lavoro per altre analisi e proiettati verso nuove scoperte

Si chiude un anno ricco di risultati per la ricerca pubblica italiana che nel 2009 ha inanellato importanti scoperte: dallo smart inclusion che mette i bambini ospedalizzati in comunicazione con il mondo al tessuto osseo in legno; dall’oro contro il cancro ai derivati della porfirina come potenziali agenti antitumorali; dall’elica di plasma che non perde energia alle staminali adulte per riparare i danni al cuore; dall’antesignano del mantello dell’invisibilità fino alla molecola contro l’Hiv. Tutto targato Cnr.

I bagliori di nuove luci per il 2010 sono già sullo sfondo: i ricercatori sono infatti già al lavoro sull’Echolight, un progetto per la diagnosi precoce e non invasiva dell’osteoporosi e di altre malattie delle ossa su cui si sta cimentando l’Istituto di fisiologia clinica di Lecce del Cnr; sul Film4Sun per la produzione di celle solari e moduli fotovoltaici a costi bassissimi rispetto a quelli sostenuti fino ad oggi. È in gestazione anche «Notredame» per la creazione di serrande invisibili: finestre cromatiche capaci di tenere fuori le radiazioni solari quando fa caldo e oscurare la luce. Si tratta di tende elettroniche che filtrano la luce, vale a dire dispositivi elettroottici da applicare al vetro degli infissi per favorire il risparmio energetico su cui è al lavoro l’Istituto nazionale di fisica della materia di Cosenza del Cnr. Ed, infine, le tre novità su cui il Cnr sta lavorando insieme a Telecom Italia e ministero per l’Innovazione: computer speciali che sostituiscono libri e quaderni; apparecchiature da mettere sui comodini degli ospedali per ridurre il rischio di errori da parte del personale paramedico nella somministrazione di farmaci o altro; servizi di sicurezza per i cittadini (come ad esempio la videosorveglianza) per i quali si userà come mezzo trasmissivo la linea elettrica di illuminazione pubblica, in altre parole i lampioni della strada.

VERSO L’INVISIBILITA’: L’antimateria ottica esiste. Lo ha dimostrato nel 2009 un’équipe di ricercatori dell’Istituto per la microelettronica e microsistemi del Cnr (Imm-Cnr), coordinata da Vito Mocella. I ricercatori hanno creato un metamateriale, cioè un materiale ingegnerizzato che, grazie ad opportune modifiche della struttura, acquisisce proprietà contrarie a quelle che siamo abituati a conoscere, annullando, in questo caso, la propagazione della luce nell’aria e rendendo, appunto, invisibile l’oggetto. «Per il momento il prototipo che abbiamo realizzato, interamente in silicio, ha dimensioni di quattro millimetri per quattro – spiega Mocella -. Siamo dunque ancora lontani dalla realizzazione di un oggetto che abbia le caratteristiche del “mantello di Harry Potter”! La nostra ricerca però ha dimostrato che i metamateriali funzionano e possono essere utilizzati in applicazioni reali, controllando la luce ad un livello impensabile fino ad alcuni anni fa. Essa apre dunque nuove prospettive: sarà possibile costruire microscopi ad altissima precisione oppure prevedere applicazioni nel settore dell’interconnessione ottica ad elevata densità, per migliorare le funzioni dei computer o schermare luoghi delicati come le camere operatorie e le cabine dei piloti, in modo da eliminare le interferenze».

MOLECOLE ANTI HIV: Facendo seguito al recente studio che ha portato all’individuazione della prima molecola capace di inibire la replicazione del virus Hiv agendo su un enzima cellulare (DDX3), un’azienda italo-americana specializzata nel settore dello sviluppo di farmaci antivirali, ViroStatics, ha deciso di acquistare i diritti sulle molecole sviluppate dalla collaborazione tra le Università di Siena, Genova e il Cnr di Pavia. Per salutare con gratitudine l’anno che se ne va vale la pena di ricordare in pillole le scoperte che hanno lasciato il segno nel 2009.

UNA FINESTRA SUL MONDO PER BIMBI OSPEDALIZZATI: Il progetto Smart Inclusion è un’unica piattaforma digitale in grado di integrare servizi di teledidattica, intrattenimento e gestione dei dati clinici dei piccoli pazienti attraverso un touchscreen a bordo del letto. Un ponte tecnologico che riduce la distanza sociale, umana e culturale che separa i bambini ricoverati in ospedale per lunghi periodi dalla loro realtà affettiva e scolastica, realizzato attraverso avanzate tecnologie «Smart school» e «Smart hospital». Il sistema si basa sulla trasmissione dei dati attraverso onde convogliate e fibre ottiche plastiche, in grado di non interferire con gli apparati elettronici ospedalieri.

Il progetto «Smart Inclusion», spiega l’ideatore Vincenzo Raffaelli (Istituto per la sintesi organica e la fotoreattività del Cnr e coordinatore del Netosytel) è una «finestra sul mondo» per bambini ospedalizzati che devono restare in isolamento a causa della necessità di trapianti che richiedono un ambiente totalmente asettico in cui, quindi, non possono usare né playstation né altro. Con smart inclusion (cui collaborano anche Telecom Italia e ministero per l’Innovazione) i bambini in isolamento possono andare a scuola scrivendo su una lavagna elettronica, possono videocomuncare, scaricare musica, vedere i canali televisivi graditi.

DERIVATI DELLA PORFIRINA ANTIMELANOMA: Il melanoma è la forma più aggressiva e letale di cancro cutaneo nella popolazione caucasica di pelle chiara. Uno studio condotto da Giovanna Barbieri e Maria Assunta Costa dell’Istituto di Biomedicina e Immunologia Molecolare del Cnr di Palermo (Ibim-Cnr), ha identificato una nuova classe di derivati della porfirina, sintetizzati dal gruppo di Lorenzo Pellerito del Dipartimento di Chimica Generale e Inorganica dell’Università di Palermo, la cui efficacia come potenziale farmaco antitumorale è basata sulla proprietà della porfirina di accumularsi in grande quantità e per lunghi periodi di tempo solo nelle lesioni tumorali.

STAMINALI ADULTE PER RIPARARE DANNI AL CUORE: Uno studio condotto dall’Istituto di neurobiologia e medicina molecolare del Consiglio nazionale delle ricerche di Roma (Inmm-Cnr), insieme all’Istituto superiore prevenzione e sicurezza sul lavoro (Ispesl) e all’Università di Roma La Sapienza ha dimostrato che è possibile agire sulla crescita e sul differenziamento delle cellule attraverso minime manipolazioni in vitro, esponendole a campi magnetici in grado di indurre variazioni intracellulari nella concentrazione dello ione calcio e soprattutto senza dover ricorrere a trattamenti chimici, farmacologici o genetici. La tecnica consente, infatti, di isolare e coltivare in vitro le cellule staminali cardiache endogene o adulte, a partire da campioni di biopsie atriali e/o ventricolari, risolvendo così tutti quei problemi collegati al numero di cellule sufficiente per consentire il trapianto.

«Il vantaggio offerto da questo brevetto sta nel raggiungimento in un tempo breve – spiegano i ricercatori – di un aumento sia della proliferazione sia del differenziamento cellulare. Infatti è possibile ottenere, dopo pochi giorni di trattamento, un adeguato numero di cellule staminali che esprimono i marcatori del differenziamento cardiaco. Le cellule così differenziate, se trapiantate nel cuore danneggiato, possono ridurre i danni provocati dall’infarto».

NUOVO PASSO PER IL NUCLEARE DA FUSIONE: I ricercatori del Consorzio Rfx di Padova hanno prodotto in laboratorio un plasma da fusione a 15 milioni di gradi, scoprendo la sua naturale tendenza ad assumere un equilibrio a forma di elica. In questa configurazione il plasma perde molta meno energia. Un problema fondamentale della fusione, spiega infatti il direttore del Consorzio Rfx Francesco Gnesotto, è quello di confinare il combustibile, ossia mantenerlo molto caldo all’interno di un contenitore necessariamente freddo.

Con la forma ad elica si riesce appunto ad ottenere un migliore isolamento termico e quindi a perdere meno energia. Con questa scoperta è stato così compiuto un passo significativo verso la fattibilità del nucleare da fusione. Un nucleare su cui da anni l’Italia, nell’ambito del programma comune europeo, sta investendo risorse proprio perché, rispetto a quello da fissione, è più ecocompatibile (non produce scorie che richiedono depositi geologici), più sicuro (non si possono verificare incidenti come quelli di fusione del nocciolo che provocano grandi emissioni di materiale radioattivo), ed illimitato (il combustibile si ricava da acqua del mare e litio che è abbondante nelle rocce terrestri). Le attività del Consorzio Rfx si inquadrano nel programma italiano sulla fusione che vede Cnr ed Enea fortemente impegnati e si inseriscono a pieno titolo nel programma internazionale di sviluppo della fusione quale fonte di energia, nel quale l’Europa ha raggiunto una posizione di leadership mondiale, sottolineata dalla costruzione del protoreattore a fusione Iter in Francia.

ORO CONTRO IL CANCRO: nel 2009 si è scoperto che, mediante nanosfere d’oro, è possibile distruggere le celle tumorali. Si tratta, spiega Giancarlo Righini, direttore del Dipartimento Materiali e Dispositivi del Cnr, di particelle nanometriche d’oro riscaldate per aggredire i tumori senza danneggiare i tessuti sani. Gli scienziati possono quindi attaccare a sferette d’oro con diametro 50 nanometri (1 nanometro è un milionesimo di millimetro e, per dare un’idea, circa 80.000 volte più piccolo del diametro di un capello umano) catene di molecole progettate per attaccarsi a celle tumorali. Iniettate in vicinanza di un tumore, le nanosfere vanno ad incollarsi alle celle tumorali; illuminando la zona tumorale con luce infrarossa, le nanosfere assorbono questa radiazione, riscaldandosi rapidamente e distruggendo così le cellule tumorali vicine. Il riscaldamento avviene solo in un’area molto ristretta e quindi il trattamento non danneggia le cellule sane.

TESSUTO OSSEO IN LEGNO: realizzato dall’Istituto di scienza e tecnologia dei materiali ceramici (Istec) del Cnr di Faenza, si è guadagnata un posto sul Time come una delle 50 migliori scoperte dell’anno. Si tratta di impianti ossei che, al contrario di quelli metallici o ceramici in uso, non dovranno essere rimossi o sostituiti perché il nuovo materiale viene ricostruito dalle cellule e accolto dall’organismo. Sono state individuate due piante che hanno caratteristiche morfologico strutturali ideali: la quercia rossa e il rattan. In laboratorio, attraverso un processo chimico, il pezzetto di legno viene trasformato in uno scheletro carbonioso e, infine, in una struttura di fosfato di calcio complesso. «Questo materiale mantiene inalterata la sua struttura complessa – spiega la ricercatrice Anna Tampieri, dell’Istec-Cnr – viene impiantato al posto della parte mancante di osso e infine riconosciuto come autologo».