giovedì 28 marzo 2013

Ricerca Scientifica: Verso Una Retina Artificiale Biocompatibile

Crediti immagine: milanosanita.it


Nuovi importanti sviluppi, nel campo della ricerca scientifica, verso una retina artificiale biocompatibile.

A gennaio 2011 i ricercatori dell’Istituto Italiano di Tecnologia mostravano un dispositivo fotovoltaico in grado di indurre la comunicazione tra neuroni in risposta alla luce. Oggi gli stessi ricercatori dimostrano la sua efficacia nel restituire la sensibilità alla luce a retine prive di fotorecettori, confermando la possibilità di avere, nel prossimo futuro, un sostituto artificiale organico della retina anche per l’uomo.

Lo studio, pubblicato sulla rivista internazionale Nature Photonics dal titolo “A polymer optoelectronic interface restores light sensitivity in blind rat retinas” , è stato condotto dai ricercatori dell’Istituto Italiano di Tecnologia, in particolare del Dipartimento di Neuroscience and Brain Technologies (NBT) a Genova e del Center for Nano Science and Technology (CNST) presso il Politecnico di Milano, in collaborazione con l’Università dell’Aquila, l’Università di Genova e l’UO Oculistica dell’Ospedale S. Cuore - Don Calabria di Negrar (Verona) ed è finanziato dalla Fondazione Telethon.

La retina è composta dai fotorecettori neuronali, cioè neuroni chiamati coni e bastoncelli, capaci di captare i segnali luminosi e di trasformarli in segnali elettrici alle cellule gangliari della retina e quindi al cervello attraverso il nervo ottico. Nel loro studio, i ricercatori hanno utilizzato la retina di mammiferi in cui fosse presente una degenerazione dei fotorecettori, in modo da avere un modello sperimentale di alcune patologie degenerative della retina, quali la retinite pigmentosa o la degenerazione maculare. L’obiettivo è stato di sostituire i fotorecettori con un materiale sensibile alla luce, in grado di restituire la fotosensibilità della retina, adagiando la retina su uno strato di semiconduttore organico fotovoltaico.

Rispetto alla miscela a due componenti usata due anni fa, il materiale è leggermente diverso”, spiega il Prof. Guglielmo Lanzani, Coordinatore del CNST dell’Istituto Italiano di Tecnologia, “Abbiamo, infatti, utilizzato un singolo materiale polimerico semiconduttore, più semplice e meno tossico per il tessuto biologico”.
Il materiale è un semiconduttore organico fotovoltaico, detto rr-P3HT, che, a differenza dei materiali metallici o a base di silicio, utilizzati finora per tali interfacce biotecnologiche, è soffice, leggero, flessibile e altamente biocompatibile, oltre ad essere naturalmente sensibile alla luce visibile. L’effetto fotovoltaico che ne è alla base lo rende, poi, una protesi che non necessita di una sorgente elettrica esterna per funzionare.

Il risultato che abbiamo raggiunto è fondamentale per procedere verso la realizzazione di una protesi retinica organica per l’uomo”, commenta il Prof. Fabio Benfenati, Direttore del Dipartimento di NBT dell’Istituto Italiano di Tecnologia, “Abbiamo dimostrato che il tessuto retinico degenerato nei fotorecettori, una volta a contatto con lo strato di semiconduttore, recupera la sua fotosensibilità a livelli di luminosità paragonabili alla luce diurna e genera segnali elettrici nel nervo ottico del tutto simili a quelli generati da retine normali”.

Il dispositivo presenta, infine, il vantaggio di ottenere un effetto della stimolazione luminosa estremamente localizzato, riproducendo la risoluzione spaziale della retina. Il passo successivo sarà, quindi, l’applicazione di questo dispositivo a modelli animali di retinite pigmentosa per verificare, dopo l’impianto retinico, la sua efficacia nel recuperare la funzione visiva, la sua biocompatibilità e durata a lungo termine.

A. Immagine di sezioni di una retina normale (sinistra) e di una retina con degenerazione dei fotorecettori (destra; strato onl).
B. Registrazioni elettrofisiologiche dell'attività elettrica indotta dalla luce a livello delle cellule gangliari della retina che inviano i segnali in uscita dalla retina al cervello.
C. Confronto tra l'attività elettrica evocata dalla luce in retine normali (colonne nere), in retine degenerate (colonne bianche) ed nelle stesse retine degenerate a contatto con il polimero fotovoltaico


ISTITUTO ITALIANO DI TECNOLOGIA

L’Istituto Italiano di Tecnologia (IIT) è una Fondazione di diritto privato istituita congiuntamente dal Ministero dell'Istruzione, dell'Università e della Ricerca e dal Ministero dell'Economia e delle Finanze, con l'obiettivo di promuovere l'eccellenza nella ricerca di base e in quella applicata e di favorire lo sviluppo del sistema economico nazionale. Lo staff complessivo di IIT conta 1141 persone. L’area scientifica è rappresentata da circa l’85% del personale. Il 42% dei ricercatori proviene dall’estero: per il 24% stranieri da circa 50 Paesi e per il 18% italiani rientrati.

La produzione di IIT vanta più di 3000 pubblicazioni e 104 invenzioni che hanno originato 169 brevetti. Nella sede di Genova collaborano dipartimenti di Robotica (“Robotica, Cervello e Scienze Cognitive” e “Robotica Avanzata”), dipartimenti orientati alle scienze della vita (“Neuroscienze e Tecnologie del Cervello”, e “Scoperta e Sviluppo Farmaci”) e facility di “Nanochimica”, “Nanofisica”, “Nanostrutture”, “Pattern Analysis & Computer Vision” e “iCub Facility”. Dal 2009 l’attività scientifica è stata ulteriormente rafforzata con la creazione di dieci centri di ricerca nel territorio nazionale (a Torino, Milano, Trento, Parma, Roma, Pisa, Napoli, Lecce) che, unitamente al Laboratorio Centrale di Genova, sviluppano le nuove piattaforme del piano scientifico 2012-2014.


9 commenti:

  1. Abbiamo detto in post precedenti che questo sembra un periodo denso di novità e scoperte in campo scientifico e che la tecnologia aiuta esponenzialmente. Beh, anche in questo caso la tecnologia ed in particolare lo speciale materiale semiconduttore organico fotovoltaico, detto rr-P3HT, assume un'importanza fondamentale.
    E' bello venire a conoscenza di questi percorsi scientifici e magari assistere anche alla loro definitiva applicazione. Come sempre occorre del tempo, ma la luce che si intravede fa ben sperare.
    Un salutone
    Marco

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    1. Questi risultati testimoniano che la ricerca scientifica e tecnologica italiana è viva e vitale. Sono risultati che confortano e fanno ben sperare. Meritano di essere diffusi senza esitazione.
      La Scienza e la tecnologia sono un binomio inscindibile, oggi più che mai. I loro progressi sono strabilianti e le loro ricadute sulla qualità della vita fondamentali.

      Spetta a coloro che gestiscono la "cosa pubblica" saperne amministrare le enormi potenzialità. Il progresso di uno Stato moderno non può farne a meno.

      Un salutone
      Annarita

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  2. Cara Annarita, è da tempo che non "ci si rivede"! Ma oggi sì in relazione alla "retina artificiale" del prof. Guglielmo Lanzani. Ma è anche perché la ricorrenza pasquale mi sollecita a inforcare gli "occhiali della memoria", per attivare il nostro "terzo occhio", cosiddetto dai mistici. Ecco forse la ragione della mia assenza: eccessiva "meditazione", cara appunto all'uso di questo fantomatico "terzo" in concorrenza dell'occhio bionico rincorso dalla scienza moderna?
    Mi domando con amarezza: per vedere che? Il nostro mondo che va a rotoli? Ci si guardava negli occhi e si scopriva l'anima e l'amore sbocciava tra un uomo e una donna, oppure ritornava la pace e la serenità! Sarà ancora così con l'"occhio" di Lanzani dell'IIT; ma è giusto dire anche l'"occhio" dell’unità di chirurgia oftalmica dell’Aoup di Pisa, che nel 2011 operarono con successo quattro pazienti.
    Sulla questione che sembra offuscare la giusta visione degli uomini epocali, presi dalle "differenze", più che dalle rassomiglianze, affinità ed eguaglianza, sembra pesare il detto antico, "occhio per occhio e dente per dente", quasi a suggerire di far lavorare insieme gli oculisti e i dentisti...
    Buone feste pasquali a te e famiglia, ma anche ai tuoi scolari, Gaetano

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    1. Caro Gaetano, ci si sente di rado, ma l'importante è stare in buona salute, che è il bene più prezioso.

      Tanti cari auguri di una Pasqua Serena a te e famiglia.
      Annarita

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  3. Un saluto unito a gli auguri pasquali anche a te, caro Marco,
    Gaetano

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    1. Auguri che ricambio molto volentieri e che estendo a tutti gli amici di Scientificando.

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  4. Queste belle notizie sono il risultato dell'impegno dell'uomo, del suo laborioso lavoro per il bene dell'umanità. Il bene esiste, cara Annarita, questa è una dimostrazione che le negatività non avranno il sopravvento, la città della Scienza risorgerà e non solo.
    Ti auguro una bella e buona Pasqua in compagnia di tutti i tuoi cari.
    un abbraccio
    annamaria

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    1. Concordo sull'esistenza del Bene, mia cara. L'importante è essere determinati a perseguirlo.
      Tanti cari auguri di una Pasqua Serena in compagnia dei tuoi cari.
      Un abbraccio
      Annarita

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  5. mattia baffa 1b3 aprile 2013 16:06

    prof mi piace di piu la 11 sul sole e la fotosintesi clorofiliana

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