Piccole meraviglie: Le micro-macchine in medicina

Scritto da Neil Osterweil Dagli archivi del medico

10 novembre 2000 -- Nel film Fantastic Voyage del 1966, un'equipe chirurgica viene miniaturizzata e iniettata nel flusso sanguigno di un uomo morente in un audace tentativo di salvargli la vita. Ma questo è il modo più difficile: perché farsi piccoli quando si può creare un esercito di microscopici robot paramedici che lo faranno al posto nostro?

Qualche anno fa sarebbe sembrata una fantasia assurda, qualcosa di Jules Verne o H.G. Wells. Ma la nanotecnologia - la scienza che permette agli atomi di assemblarsi in microscopiche macchine o strutture stabili - promette una nuova rivoluzione industriale.

Nel XIX secolo, gli strumenti del progresso erano il carbone, il petrolio e l'acciaio. Nel XXI secolo saranno gli atomi, i tubi microscopici che trasportano farmaci e i robot miniaturizzati che combattono le malattie, dicono gli scienziati dal pensiero piccolo e dalle idee grandi che si sono incontrati la scorsa settimana a Bethesda, Md. in occasione di una conferenza sulle nanotecnologie.

Il prefisso nano, dal greco "nano", è usato in medicina e nella scienza per indicare cose estremamente piccole, tecnicamente un miliardesimo di una "cosa". Quindi, un nanosecondo è un miliardesimo di secondo e un nanometro è un miliardesimo di metro.

L'idea di creare macchine di dimensioni molecolari può sembrare bizzarra o sciocca ad alcuni, ma gli scienziati delle nanotecnologie stanno in realtà tenendo lo specchio alla natura.

In un certo senso, Madre Natura è la prova della nanotecnologia, afferma il co-presidente della conferenza Jan H. Hoh, PhD, professore associato di fisiologia alla Johns Hopkins University School of Medicine di Baltimora. "Le persone chiedono: 'È davvero possibile costruire dispositivi su una scala di lunghezza di pochi nanometri? E la risposta è: 'Sappiamo che si può, perché la natura lo ha già fatto'", dice Hoh al dottore. "Parte degli sforzi attuali nel campo delle nanotecnologie sono progetti del tipo "lezioni dalla natura", in cui si cerca di capire le strategie di progettazione e i principi utilizzati dalla natura e poi ci si chiede "come posso sfruttare queste strategie per costruire dispositivi con funzioni e proprietà completamente nuove?"".

Le nanotecnologie abbracciano molti rami della scienza e della tecnologia, dall'esplorazione dello spazio alla conservazione dell'energia. Un'area particolarmente promettente è quella della medicina. Immaginate, se ci riuscite, cosa potrebbero fare i nanorobot o "nanobot", minuscoli automi progettati per uno scopo specifico:

"Tutti i macchinari della vita sono macchinari di precisione molecolare che funzionano su scala nanometrica, quindi si tratta di nanotecnologia, la versione della natura", afferma Rick Smalley, professore di chimica e fisica e direttore del Center for Nanoscale Science & Technology della Rice University di Houston. "Quindi, nella misura in cui impareremo a diagnosticarla, a analizzarla, a capirla, a modificarla e a risolvere i suoi problemi, anche questa dovrà essere una nanotecnologia".

Smalley dice al medico che la nanotecnologia è già utilizzata in medicina sotto forma di molecole create dall'uomo e accoppiate a sostanze chimiche tossiche o a particelle radioattive. Queste molecole, che non esistono in natura, possono veicolare farmaci o dosi letali di radiazioni a tumori cancerosi, per esempio. Da qui, non è un grande salto, dice, immaginare la somministrazione di farmaci utilizzando tubi micromanifatturati, i cosiddetti nanotubi.

In una testimonianza davanti al Congresso nel 1999, Smalley ha previsto altri usi della nanotecnologia in medicina. Tra questi, l'analisi genetica rapida che consentirebbe diagnosi e trattamenti personalizzati in base al profilo genetico del singolo paziente; organi artificiali più duraturi che avrebbero meno probabilità di essere rigettati dal sistema immunitario del ricevente; e "sistemi di rilevamento, che consentiranno di individuare le malattie emergenti nel corpo vivente e che, in ultima analisi, sposteranno l'attenzione della cura del paziente dal trattamento della malattia alla diagnosi precoce e/o alla prevenzione".

Altre applicazioni mediche delle nanotecnologie che a prima vista sembrano lontane nel tempo sono in realtà molto vicine a noi, afferma Leslie Rubinstein, presidente della Renaissance Technologies di Lexington, Ky. In un'intervista con il medico, descrive l'uso di nanorobot pratici per il trattamento di vari problemi medici. Le macchine miniaturizzate potrebbero essere costruite utilizzando la tecnologia esistente, come quella usata per produrre minuscoli chip per computer. Gli stessi robot sarebbero progettati per andare coraggiosamente dove nessun robot è mai andato prima, cioè in aree del corpo difficili da raggiungere, con l'obiettivo di eliminare qualcosa che non dovrebbe essere lì.

Un lavoro simile è in corso al Massachusetts Institute of Technology di Cambridge, dove Ian Hunter, PhD, professore di ingegneria meccanica e bioingegneria, e i suoi colleghi stanno sviluppando "nanowalker" che potrebbero fare per la medicina ciò che le sonde robotiche hanno fatto per l'esplorazione dello spazio. I nanowalker potrebbero strisciare sopra, intorno o attraverso il corpo per visualizzare e diagnosticare malattie nascoste alle tecniche di scansione convenzionali, somministrare farmaci ai tumori o riparare gli organi senza bisogno di interventi chirurgici.

C'è chi teme che, una volta intrapresa la strada della creazione di robot autoassemblanti, non si possa più tornare indietro e che un giorno ci si possa svegliare e scoprire che i robot si sono moltiplicati e hanno assunto una vita propria.

"Cominciano a parlare tra loro e ben presto si arriva a una forma di vita artificiale del tutto aliena, un vero e proprio Franken-thing. E sono d'accordo che sarebbe terrificante se fosse vero, ma nego persino la possibile esistenza di questa cosa", dice Smalley.

"Siamo così lontani da qualcosa che assomigli lontanamente a un robot autoassemblante che è sciocco preoccuparsene in questo momento".