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L’intuizione di Asimov per la miniaturizzazione fu profetica. Nel suo libro “Viaggio allucinante” – in realtà il titolo originale era “Fantastic Voyage” – egli infatti immaginava il viaggio di un sommergibile miniaturizzato all’interno del corpo umano per riuscire a intervenire su un trombo cerebrale. Era l’anno 1966, oggi, poco più di 40 anni dopo, la realtà sta dimostrando di poter andare oltre alla fantascienza. L’eccezionale combinazione delle micro e nanotecnologie per lo sviluppo di sistemi miniaturizzati e di dispositivi e materiali avanzati sta attualmente dimostrando un impatto profondo e pervasivo nel settore medico e delle biotecnologie. La richiesta di miniaturizzazione e funzionalità avanzate per una nuova generazione di dispositivi dimostra di essere sempre più in crescita. Tanto per intenderci stiamo parlando di un mondo dalle dimensioni al di sotto di 10-9 , visibile solo con il microscopio elettronico.

Il Professor Paolo Dario ha introdotto la 5° edizione del convegno NANOFORUM, svoltasi a Torino lo scorso giugno 2009, facendo una panoramica delle opportunità che si aprono oggi grazie alle nanotecnologie applicate alla biorobotica, ovvero l’ingegnerizzazione di sistemi biologici. Raccontando degli studi che si svolgono presso la Scuola Superiore Sant’Anna di Pisa, dove lavora il Prof. Dario, scopriamo che i ricercatori si ispirano alla natura per la messa a punto dei loro progetti. Così si studia il grillo per riuscire a riprodurre un microrobot che sia in grado di saltare, oppure si guarda al geco per creare super collanti. Gli insetti e i vermi sono invece il modello per capsule munite di pinzette, sensori, sistemi di microscopia che, una volta ingerite e comandate attraverso l’uso di campi magnetici esterni, sono in grado di effettuare colonscopie e gastroscopie. Per non parlare della serie di capsule che, una volta arrivate all’interno del corpo, si assemblano e svolgono le funzioni di uno strumento chirurgico azionato dall’esterno.

I nanotubi di carbonio possono essere indirizzati dall’esterno e rilasciare medicinali in maniera specifica su certe cellule, mentre i nanotubi in boro vengono utilizzati per la radioterapia mirata su cellule cancerose.

E’ toccato quindi al Dott. Matteo Cocuzza entrare ancor più nel dettaglio delle applicazioni tipiche, presenti e future, offerte dalla nanomedicina, uno dei settori più vivaci. In primo piano troviamo la somministrazione dei farmaci, le nuove tecnologie garantiscono l’utilizzo di una minima quantità di farmaco, esclusivamente al livello in cui è utile e al momento giusto. I veicoli sono di tipo diverso, avremo così: micro aghi per la somministrazione transdermica che penetrano sino al tessuto epidermico irrorato dai capillari sanguigni; micropompe collegate con serbatoi esterni per la somministrazione di insulina; nanocapsule di silice nelle quali viene inglobato il farmaco: una volta messe in circolo si concentrano intorno al target e tramite un campo magnetico esterno producono calore (trattamento di ipertermia).

Nel campo dell’ingegneria tissutale si stanno sviluppando dei microstimolatori delle funzioni neuromuscolari per i tessuti di arti paralizzati, si lavora anche alla realizzazione di microchip che trasmettono impulsi elettrici al nervo ottico per fornire capacità visiva ai non vedenti.

Se poi si va in campo genetico troviamo la gene gun – pistola genetica – in grado di sparare all’interno di specifiche cellule del nostro corpo delle nanoparticelle di oro rivestite di DNA o RNA, e il cantilever che, usato come un risonatore, può agganciare e rilevare specifiche molecole ricercate, come virus di dimensione pari a 10-15. I nanopori sono invece delle camere in silicio che ospitano cellule ricoperte da membrane porose, potrebbero essere in futuro un sistema molto veloce per riconoscere i singoli nucleotidi, mentre i dendrimeri , strutture ramificate molto regolari, si prestano come vettori per il trasporto di DNA all’interno delle cellule o come esche per l’aggancio di virus. La tecnologia dei Lab-on-a-chip, laboratori su scala micrometrica, consente di effettuare tutte le funzioni di laboratorio in spazi e tempi ridottissimo.

Ma le applicazioni delle nanotecnologie in campo sanitario non si fermano certo qui, si possono sviluppare tessuti antibatterici, antiodore, cicatrizzanti (si pensi all’impiego per le ustioni), bende impregnate di nanoparticelle d’argento, tessuti elettronici per confezionare capi d’abbigliamento in grado di monitorare le funzioni del corpo del paziente.

L’elenco non è certo esaustivo, in generale si può dire che oggi il maggior impegno è rivolto alla miniaturizzazione dei dispositivi attualmente in uso e al miglioramento delle loro performance, grazie alle infinite possibilità offerte dalla rivoluzione industriale legata all’impiego delle nanotecnologie. E come ad ogni rivoluzione, anche a questa si legano una serie di problematiche di medio-lungo termine: la necessità di formazione specifica multidisciplinare, il reperimento di fondi economici ingenti, le questioni etiche e la scarsa conoscenza dei possibili effetti collaterali.