Pezzi di ricambio high-tech

Ricercatori italiani hanno sperimentato un nuovo materiale biocompatibile che stimolato dalla luce è in grado di riprodurre le proprietà meccaniche del cuore.

Il corpo umano è una macchina perfetta, frutto dell’evoluzione di milioni di anni. Ogni organo svolge una funzione specifica e contribuisce al benessere complessivo dell’intero sistema in un mirabile equilibrio. Questo equilibrio, però, è costantemente messo a repentaglio dalle malattie e dal naturale deterioramento legato alla vecchiaia per cui ogni parte del nostro organismo, con il passare del tempo, inizia a funzionare sempre peggio, come accade per qualsiasi componente sottoposto a usura.

Proprio per questo motivo negli ultimi anni si sta cercando il modo di cambiare in tutto o in parte questi “pezzi”, grazie ai passi avanti compiuti dalla scienza e dalla tecnologia e sfruttando in particolare le scoperte in campo interdisciplinare nell’ambito della medicina, della fisica, della biotecnologia, della scienza dei materiali. Un filone di ricerca in cui l’Italia eccelle. È di qualche settimana fa la notizia che i laboratori dell’Istituto Nazionale di Ottica del Consiglio nazionale delle ricerche (Ino-Cnr), dell’Università di Firenze (Unifi) e il Laboratorio europeo di spettroscopia non lineare (Lens), hanno sperimentato dei materiali innovativi capaci di contrarsi una volta stimolati con la luce. In gergo si chiamano LCE, elastomeri liquido cristallini, che combinano le proprietà della gomma con quelle dei cristalli liquidi.

«Il nostro team – spiega il fisico del Ino-Cnr, Leonardo Sacconi – formato da Cecilia Ferrantini di Unifi, medico e da Camilla Parmeggiani del Lens, chimica, ha sviluppato un materiale biocompatibile di cristalli liquidi elastomerici in grado di contrarsi sotto stimolazione luminosa. Gli LCE in teoria potrebbero essere attivati con uno stimolo termico ma si è optato per la luce perché più facilmente implementabili all’interno del materiale mediante l’utilizzo di micro-LED».

«La ricerca è estremamente importante nel contesto di numerose patologie cardiache, sia genetiche che acquisite», aggiunge Cecilia Ferrantini di Unifi. «Ad esempio, dopo un infarto massivo o in presenza di una cardiomiopatia, il tessuto cardiaco viene irreversibilmente danneggiato e il cuore riduce la sua funzione di pompa. Attualmente, in casi gravi, le alternative chirurgiche a disposizione sono estremamente limitate e invasive, con il trapianto cardiaco come unica soluzione a lungo termine. Abbiamo dimostrato come questi materiali, lavorando in sostituzione o accoppiati al muscolo danneggiato, potrebbero essere impiegati in futuro per assistere efficacemente la funzione contrattile di un cuore malato».

La scienza non è ancora in grado di realizzare un intero cuore artificiale, organo altamente complesso per la sua struttura ma i ricercatori ripongono un’enorme fiducia nei confronti di queste invenzioni che promettono di rappresentare un valido ausilio per un organo “acciaccato” dal tempo o da una malattia. «Questi materiali – spiega Camilla Parmeggiani del Lens e Unifi – sono stati caratterizzati meccanicamente come se fossero dei muscoli, con l’obbiettivo di identificare quelli con le proprietà più simili a quelle del nostro cuore». Le potenziali applicazioni di questi tessuti biocompatibili non si limitano esclusivamente all’ambito cardiaco: «Questa invenzione – continua Sacconi – può essere utilizzata anche per assistere la funzione dei muscoli scheletrici ma anche di quelli lisci come l’intestino, in generale in ogni ambito in cui è richiesta la necessità di ripristinare una contrazione compromessa. Si pensi per esempio alla distrofia o alle malattie neurodegenerative».

Intanto la scoperta di questo team ha ottenuto un primo prestigioso riconoscimento con la pubblicazione sulla rivista statunitense Circulation Research, pubblicazione molto nota fra cardiologi Usa. «Attualmente – spiega Sacconi – siamo gli unici ad applicare direttamente gli LCE alla rigenerazione della funzionalità contrattile. Adesso, però, entreremo in una nuova fase in cui sono necessari ulteriori sviluppi tecnologici. Per questo motivo abbiamo provveduto a tessere una fitta rete di collaborazioni: siamo in contatto con un gruppo di ricercatori olandesi della TuDelft, l’università tecnica di Delft, con cui puntiamo a creare una matrice di microled per l’illuminazione oltre che con un team di esperti di fisiologia della Scuola Sant’Anna di Pisa. Alcune ditte, inoltre, si sono offerte di aiutarci a sviluppare l’elettronica di controllo».