Esplorando le tecnologie convergenti per ricostruire il nostro corpo

Bollettino della Comunità Scientifica in Australasia
Ambasciata d’Italia
Agosto 2007
CANBERRA
Una finestra sulla Commissione Europea
A cura di Matteo Bonazzi
Esplorando le tecnologie convergenti per ricostruire il nostro corpo
Matteo Bonazzi, Renzo Tomellini
La natura non effettua distinzioni fra fisica, chimica, biologia, ingegneria, divisioni create dall’uomo nel XIX
e XX secolo. Oggi la ricerca va nella medesima direzione, giacché le più avanzate innovazioni nel campo
della tecnologia, industria e società possono scaturire dalla convergenza fra diverse tecnologie, soprattutto a
scala nanometrica, ovvero a livello di atomi e molecole, essendo un nanometro equivalente a un milionesimo
di metro. L'ambito di convergenza fra discipline quali le nanotecnologie, biotecnologie, scienze cognitive,
tecnologie dell'informazione e della comunicazione viene così identificata con il termine di "tecnologie
convergenti", e offre grandi potenzialità soprattutto per ricostruire il nostro corpo a scopo terapeutico. Il VI
Programma Quadro dell’UE sostiene vari progetti di ricerca in questo ambito, tanto promettenti quanto
impegnativi.
Ricostruire la mente
Una sfida particolarmente affascinante per la ricerca medica è posta dall’analisi delle principali interazioni tra
nanomateriali e neuroni, al fine di sviluppare nuove interfacce cerebrali per curare danni del sistema nervoso
e stimolare l’apprendimento e la memoria. In quest'ottica, il progetto NEURONANO (www.neuronano.net,
www.neuronano.net/Sectioni.aspx?section=1.102) è orientato a sviluppare diversi sistemi innovativi per la
realizzazione di biochips neurali a scala nanometrica, al fine di curare o sostituire le funzioni danneggiate o
alterate a livello del sistema nervoso centrale e periferico. Si aprono quindi grandi aspettative sull'impatto che
questi sviluppi tecnologici potrebbero avere sulla salute. Infatti, la realizzazione grazie a questa tecnologia di
un tipo innovativo di nanotubo al carbonio, insieme al suo utilizzo come substrato per la crescita e
l'impiantazione di neuroni, potrebbe contribuire alla realizzazione di impianti cerebrali per la cura di
patologie neurologiche e neurodegenerative, come quelle derivanti da lesioni alla spina dorsale, distonia,
epilessia, morbo di Parkinson o disturbi dell’alimentazione. Inoltre, la corrispondente ingegneria dei
nanotessuti potrebbe sostituire in futuro le attuali terapie, sebbene lo sviluppo di nanomateriali privi di
sostanze cellulari sta sollevando profonde questioni di natura etica, attualmente al centro di un intenso
dibattito.
Nella stessa linea di ricerca è situato il progetto SINGLEMOTORFLIN (http://flin.ifnmagdeburg.de:8280/flin/index.php/Single_Motor-FLIN ), orientato a sviluppare varie linee complementari
di ricerca per la realizzazione di macchine e motori biologici e artificiali. Queste attività dovrebbero
contribuire sia allo sviluppo di interfacce artificiali fra le dinamiche biologiche e non delle reti neuronali, sia al
trattamento più specifico delle sindromi degenerative associate.
Una nuova mano
Il progetto SMARTHAND (http://hem.passagen.se/tamla/smarthand/) risulta essere assai innovativo, in
quanto promuove l'uso delle scienze convergenti nel campo della riabilitazione. Il suo principale obiettivo è
quello di sviluppare una mano artificiale "intelligente” con lo stesso aspetto e sensibilità di un arto umano, in
grado di alleviare i dolori fantasma da arto amputato e favorire la riabilitazione funzionale e fisiologica dei
soggetti amputati. Verrà in questo modo sviluppata una mano robotica estremamente abile, comandata dai
tendini, sostenuta da un'interfaccia neurale impiantabile ricoperta da una cute artificiale dotata di sensibilità, il
tutto provvisto di un sistema cognitivo esterno al fine di attagliare l'intero dispositivo al paziente. La
principale novità deriva dall’utilizzazione delle potenzialità offerte dalla nanotecnologia per interfacciare i
meccanismi sensori e motori ancora esistenti. Questo permetterà di progettare un sistema di presa
intelligente dotato di una risposta ottimale che imita esattamente quella dell'arto umano.
Nuove dita
Il progetto NANOBIOTACT (http://www.nanobiotact.org/) permetterà di sviluppare dita artificiali
articolate e dotate di nanosensori per sentire e interpretare la sensazione del tatto imitando gli stessi processi
neurali evolutisi negli esseri umani. Si tratta dunque di una tecnologia estremamente all'avanguardia, la cui
vasta gamma di applicazioni può includere test tattili per nuovi prodotti, arti protesici con una vivida
sensibilità al tatto, robot con presa controllata e teleattività applicabili alla chirurgia a distanza. Lo sviluppo di
nuovi prodotti potrà essere rivoluzionato grazie all’utilizzazione di tecniche di screening ad alta efficacia
applicabili ai campi più diversi, quali lo sport, la cosmetica o l'industria automobilistica. Chiaramente, si
prevede che l'impatto più importante abbia luogo in termini di miglioramento della qualità della vita, grazie
allo sviluppo di cure più efficaci per l'invecchiamento e di trattamenti per pazienti con limitate funzioni
neurologiche.
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…e nuovi occhi!
In termini generali, l'applicazione di stimoli elettronici ai neuroni è una tecnica già impiegata per la cura di
certe malattie neurodegenerative; il suo uso potrebbe tuttavia avere un impatto ancora più importante per la
cura della cecità. Per conseguire questo obiettivo è necessario sviluppare dispositivi completamente stabili e
biocompatibili al fine di ottenere un'efficace stimolazione della retina. Una risposta a questa sfida viene
proposta dal progetto DREAMS (www.neurons-on-diamond.org), che intende sviluppare dei nanotrasduttori
al diamante altamente innovativi e capaci di migliorare proprio quell'interfaccia neuroelettronica che stimola
la vista. Questo approccio dovrebbe aprire la strada allo sviluppo di architetture neuronanoelettroniche ibride
sia per l’elaborazione biosensoriale sia per la computazione biologica, la cui gamma di applicazioni potrebbe
spaziare in svariati ambiti, dal riconoscimento dei farmaci alla diagnosi tumorale.
Evidentemente si prevede che i più grandi impatti di questa ricerca si realizzino nell'ambito delle protesi
neurali. La tecnologia risultante da questo progetto potrebbe infatti offrire una cura davvero innovativa per
curare le invalidità grazie all'impiantazione di dispositivi multifunzionali e intelligenti capaci di curare lesioni
o malattie degenerative del sistema nervoso.
Attenzione costante a brevetti, norme, principi etici ed insegnamento.
Questo nuovo modo di vedere, toccare, sentire e muoversi sta chiaramente aprendo nuove prospettive: si
tratta dunque di una nuova frontiera della ricerca aperta dalle tecnologie convergenti. I progetti del
Programma Quadro dell’UE si assicurano che detta ricerca si realizzi in pieno rispetto dei confini etici,
definiti sulla base delle relative Decisioni emanate e dei pareri presentati dal Gruppo Europeo per l'Etica. La
regolamentazione è un'altra questione da affrontare prontamente, e anche questo aspetto è parte delle attività
della Commissione Europea. Infine l'insegnamento rappresenta la sfida successiva per questo campo della
ricerca, in cui si sono attivate le azioni Marie Curie ed i programmi specifici.
Per ulteriori informazioni consultare: http://cordis.europa.eu/nanotechnology/
Disclaimer
Questo articolo non rappresenta necessariamente la posizione della Commissione Europea e non la impegna in nessuna
forma e circostanza.
Matteo BONAZZI, Ph.D.
Project officer in converging sciences and technologies
Communication officer in nanotechnologies and nanosciences
EUROPEAN COMMISSION
Direction General Research (RTD)- Industrial Technolohies
Unit G.4 - Nano S&T - Converging science and technology
Contact:
Office CDMA 6/127
1050 Brussels
tel : 00 32 2 29 54703
fax : 00 32 2 29 67023
e-mail: [email protected]
Renzo TOMELLINI, Ph.D.
Head of Unit
European Commission
Direction General Research (RTD)
INDUSTRIAL TECHNOLOGIES
Unit G.4 - Nano - and converging sciences and technologies
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E-mail: [email protected]
Articolo originale in inglese
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