Tra i possibili settori di applicazione delle nanotecnologie, la cosiddetta nanomedicina prospetta opportunità senza precedenti a beneficio di pazienti, operatori sanitari e realtà industriali attive nel settore.
In questo ambito si collocano le attività di ricerca portate avanti da Fulvio Ratto, giovane ricercatore fisico, e da Roberto Pini, che guida il gruppo di ricerca presso l’Istituto di Fisica Applicata “Nello Carrara” del CNR di Sesto Fiorentino.
Il gruppo sta sviluppando nanoparticelle d’oro cilindriche (nanorods) con dimensioni di qualche decina di nanometri (cioè di qualche milionesimo di millimetro) che assorbono radiazione laser emessa nel vicino infrarosso con un’efficienza enormemente maggiore rispetto a tutti i cromofori organici convenzionali, cioè quei farmaci “coloranti” impiegati per amplificare l’assorbimento di radiazione laser nei tessuti allo scopo, ad esempio, di attaccarsi selettivamente alle cellule tumorali ed ucciderle sotto l’azione del laser.
Queste particelle vengono sintetizzate dai ricercatori del CNR, rivestite di una membrana biocompatibile di materiale polimerico o quarzo, per essere poi attaccate ad anticorpi che le dovranno veicolare in modo mirato e selettivo verso le cellule tumorali.
La procedura prevede poi che i tessuti maligni vengano irraggiati con radiazione laser ad impulsi: a bassa potenza di irraggiamento laser le nanoparticelle reagiranno producendo onde acustiche che permetteranno la diagnosi, cioè l’identificazione e la localizzazione delle cellule tumorali; ad alta potenza laser, queste cellule potranno essere danneggiate per effetto foto termico (riscaldamento) o foto acustico (rottura della membrana cellulare) e andare quindi incontro a morte (apoptosi).
Le grandi potenzialità di questo trattamento riguardano la possibilità di agire a livello della singola cellula tumorale, quindi anche su piccole metastasi, la possibilità di “attaccare” anche altri farmaci alle nanoparticelle stesse, l’elevata efficienza e selettività del trattamento e, non ultimo, un costo ragionevolmente contenuto rispetto a quello delle tecniche attuali.
La ricerca è nella fase iniziale, in cui cioè si deve essere innanzi tutto in grado di dimostrare la biocompatibilità delle nanoparticelle d’oro ed i principi di azione sopra descritti per mezzo di test sperimentali su colture cellulari. Parallelamente si sta sviluppando un nuovo tipo di laser a durata di impulso flessibile per l’eccitazione delle nanoparticelle, che permetta anche la trasmissione in fibra ottica per applicazioni all’interno del corpo umano.
Il piano di ricerca prevede tempi di realizzazione non inferiori ai cinque anni, prima di poter tentare un approccio della tecnica sull’uomo.
Le attività si svolgono nell’ambito del Dipartimento Materiali e Dispositivi del CNR e di progetti come quello denominato “Nanocellas” della Fondazione per la Ricerca e l’Innovazione dell’Università di Firenze. Collaborano alle ricerche il dipartimento di Fisiopatologia Clinica dell’Università di Firenze ed importanti aziende del settore laser biomedicale, come EL.EN. SpA, e del settore nanotecnologie, come il Laboratorio Ce.Ri.Col. di Colorobbia Italia SpA.