Tecnologia

Ricercatori italiani dimostrano la possibilità di rivelare una singola proteina con un dispositivo bio-elettronico grande qualche millimetro, quindi fabbricabile su vasta scala a basso costo. Promette di diagnosticare patologie progressive non solo prima che i sintomi si manifestino ma addirittura appena l’organismo produce i primi bio-marcatori specifici.

Il risultato è pubblicato su Nature Communications ed è recensito da Nature.

È un successo tutto italiano - in collaborazione fra l’Istituto di fotonica e nanotecnologie del Consiglio nazionale delle ricerche (Cnr-Ifn), l’Università degli studi di Bari ‘Aldo Moro’ (Uniba), l’Università di Brescia (Unibs) e il Consorzio per lo sviluppo di sistemi a grande interfase (Instm) - la prima misura record di una singola molecola di proteina, usando un transistor di dimensioni millimetriche. Il lavoro è frutto di un approccio interdisciplinare coordinato da Luisa Torsi docente all’Università di Bari e condotto dal responsabile Cnr-Ifn di Bari, Gaetano Scamarcio, con un team di chimici, fisici ed ingegneri formato da Cinzia Di Franco del Cnr, Giuseppe Mangiatordi, che prenderà servizio al Cnr a dicembre, Eleonora Macchia, Kyriaki Manoli, Brigitte Holzer, Domenico Alberga e Gerardo Palazzo di Uniba, Fabrizio Torricelli e Matteo Ghittorelli di Unibs.

Lo studio promette di poter diagnosticare patologie progressive non solo prima che i sintomi si manifestino, ma addirittura appena l’organismo produce i primi bio-marcatori specifici. Una potenziale rivoluzione per la diagnostica medica che, attualmente, si basa su tecnologie che rivelano al più centinaia di migliaia di marcatori. Nature Communications ha pubblicato il lavoro e Nature ha pubblicato su questa innnovativa tecnologia SiMoT un ‘technology highligth’.

“La prima evidenza sperimentale della misura di concentrazioni bassissime di proteine fino al limite record di una singola molecola è stata possibile usando un transistor di dimensioni millimetriche. è una ricerca alla quale abbiamo lavorato per oltre due anni ed è una grandissima soddisfazione vederla decollare”, sottolinea Gaetano Scamarcio del Cnr-Ifn.

Piccole sonde installate nel cervello potrebbero monitorare i pazienti malati di Parkinson e altre patologie.

La dopamina, che all'interno del cervello funziona da neurotrasmettitore, tramite l'attivazione dei recettori dopaminici specifici e subrecettori, svolge un ruolo importante nel regolare il nostro umore, oltre a controllare il movimento. Molti disturbi, tra cui il morbo di Parkinson, la depressione e la schizofrenia, sono legati a carenze di dopamina. I neuroscienziati del MIT hanno escogitato un modo per misurare la dopamina nel cervello per più di un anno. Essi sono certi che questo nuovo sistema li aiuterà a imparare molto di più sul ruolo della dopamina nel cervello sano e malato.

“Sappiamo che la dopamina è una cruciale molecola neurotrasmettitrice nel cervello, implicata nelle condizioni neurologiche, neuropsichiatriche e nella nostra capacità di apprendere. Tuttavia, per noi è risultato impossibile monitorare i mutamenti nel rilascio online di dopamina in periodi di tempo abbastanza lunghi da riferirli alle condizioni cliniche”, afferma Ann Graybiel,(1) professoressa del MIT Institute, membro del McGovern Institute for Brain Research del MIT e uno degli autori senior dello studio.

Il dottor Michael J. Cima,(2) professore di ingegneria presso il Dipartimento di Scienza dei Materiali e Ingegneria nonché membro del David H. Koch Institute for Integrative Cancer Research (Massachusetts Institute of Technology MIT) per la ricerca sul cancro integrativo, e Rober Langer,(3) Professore e membro del David H. Koch Institute for Integrative Cancer Research (Massachusetts Institute of Technology MIT). Entrambi sono anche autori principali dello studio. La dottoressa del MIT Helen Schwerdt è l'autore principale dell'articolo, che appare nel numero del 12 settembre di Communications Biology.(4)

Con la stampa 3D sono stati fatti progressi nel settore industriale, nella ricerca dai prototipi industriali, nei biomateriali degradabili utilizzati nella medicina rigenerativa. Quello che segue è il 4D: trasformare questi materiali affinché possano muoversi o mutare di fronte a stimoli esterni.

Humberto Palza Cordero,(1) ingegnere dei materiali presso l'Università del Cile,(2) asserisce che la recente capacità di creare o costruire oggetti, strato per strato, e da un modello di calcolo virtuale, noto anche come stampa 3D, ha tutte le potenzialità per rivoluzionare il nostro mondo in aspetti che vanno ben oltre la tecnologia. Questa tecnologia ha prodotto significativi cambiamenti nei modelli di business, nella logistica di produzione e nella catena di approvvigionamento, così che oggi è un pilastro fondamentale in quella che è stata definita la terza rivoluzione industriale. Ciò che accadrà in futuro, in termini geopolitici, economici, sociali, demografici e ambientali, sarà equivalente alle precedenti rivoluzioni riconducibili al motore a vapore o ai processi di industrializzazione del primo Novecento.

Sembra storia, ma solo un decennio fa l'unico modo per generare un prototipo di qualsiasi prodotto era quello di processarlo in macchine o attrezzature industriali tradizionali ad un costo molto alto. Oggi, con una semplice progettazione assistita da computer, è possibile stampare qualsiasi prototipo, accelerando le innovazioni e le iniziative in molteplici ambiti. La stampa 3D è già ampiamente utilizzata dall'industria tradizionale per la produzione di pezzi di ricambio e parti nuove per aerei, treni e automobili. La stampa 3D è l'applicazione più efficacie in sostituzione ai processi di produzione tradizionali.

Tuttavia, il grande impatto della stampa 3D verrà con l'introduzione di nuovi prodotti e tecnologie. Forse uno degli esempi più interessanti in questo contesto è l'uso della stampa 3D nella medicina rigenerativa. Un requisito fondamentale nell'uso delle cellule staminali per trattamenti avanzati di rigenerazione dei tessuti è la costruzione di un'impalcatura tridimensionale che fornisce supporto alle cellule. Questo si basa sul fatto che le nostre cellule si trovano naturalmente nei tessuti che formano strutture 3D.