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martedì 14 aprile 2009

NANOMEDICINA E NANOROBOT



Il cuore delle ricerche svolte nel settore della nanomedicina riguarda le cosiddette bioMEMS ovvero biological Micro Electro Mechanical Systems, si tratta di circuiti integrati che incorporano nanodispotivi elettromeccanici.
Si possono considerare come dei nanorobot, biocompatibili con il nostro organismo e utilizzabili per il trasporto controllato di medicinali all’interno del corpo umano.
L’obiettivo della ricerca è costruire nanorobot in grado di curare malattie, di distruggere virus e cellule tumorali, di progettare materiali nuovi per tentare di rigenerare ossa e tessuti. Partendo, nel breve periodo, da poche molecole, e nel lungo periodo da pochi atomi, sarà possibile curare qualunque organo, programmando nanorobot in grado di eseguire la ricostruzione desiderata. È un tipico esempio di approccio dal basso verso l’alto, detto bottom-up, in cui il lavoro sarà svolto dalle nanomacchine che saranno capaci di autoreplicarsi.
Come detto, i soggetti in grado di eseguire queste funzioni di “ autoassemblaggio” saranno dei sistemi microelettromeccanici, ridotti nelle loro dimensioni fino ad arrivare ad avere ad una precisione atomica.
Ma come funzionerà un MEMS?
I dispositivi MEMS sono composti da un circuito integrato che avrà il compito di cervello del sistema, da sensori per il monitoraggio dell’ambiente circostante e da attuatori nanometrici per reagire alle informazioni captate dai sensori, il tutto all’interno di uno stesso chip. In questo modo il MEMS raccoglie le informazioni misurando fenomeni meccanici, termici, biologici, ottici e magnetici; l'elettronica processa le informazioni derivate dai sensori e reagisce abilitando gli attuatori a rispondere tramite movimenti, posizionamenti, filtrazioni, pompaggi o anche riverificando, tramite gli stessi sensori, le variazioni avvenute nell'intervallo di tempo nel proprio raggio d’azione.
La critica principale a tutte queste ipotesi si evidenzia nel fatto che tutto ciò è una pura rappresentazione virtuale che non corrisponde ancora alla realtà, vedremo se gli istituti di ricerca saranno in grado di realizzare questi obiettivi in un futuro non troppo lontano.
I MEMS che saranno costruiti in un prossimo futuro, dovranno andare a rompere e costruire legami chimici molto forti e dovranno affrontare un mondo non molto conosciuto, ma sicuramente complesso, quello della meccanica quantistica.
La meccanica quantistica, infatti, si basa essenzialmente sui seguenti principi:
Il principio di indeterminazione proposto da Heinsenberg, nel 1927 attraverso il quale si asserisce che non è possibile conoscere simultaneamente la quantità di moto e la posizione di una particella con certezza.
Il principio di corrispondenza: enunciato da Bohr fin dal 1916, rivisto e corretto da Ehrenfest nel 1927, getta un ponte fra la fisica classica e la fisica quantistica. Quando il numero delle particelle-quanti raggiunge una certa soglia, la teoria quantistica porta agli stessi risultati della fisica classica. Oggi, a dimostrazione della complessità delle regole del microcosmo, si sa che certi insiemi di quanti, anche in gran numero, non obbediscono lo stesso alla fisica classica e persistono nel seguire leggi quantistiche perfettamente incongrue.
Il principio di sovrapposizione: un corpo si può trovare contemporaneamente in più stati, quindi, per esempio, può avere diversi valori di energia e solo attraverso il processo di misura si determina un valore ben preciso. Più precisamente, un corpo potrebbe essere in uno stato corrispondente all'energia 1 ed dall'energia 2 con una probabilità per ciascuno dei due valori. Potrebbe essere all'energia 1 al 30 % ed all'energia 2 al 70 % . Ciò significa che facendo molte misure, il corpo verrà trovato il 30 % dei casi con energia 1 ed il 70 % dei casi con energia 2 .
Quindi le “dita” dei sopra descritti robot saranno degli atomi che dovranno interagire con altri atomi, saranno simili a delle dita molto grosse e appiccicose perché con molta facilità nasceranno dei legami chimici con gli atomi che dovranno spostare. Una volta costruiti questi robot di dimensioni nanometriche, ci si dovrà porre il problema del loro controllo esterno affinché non facciano l’opposto di ciò che dovrebbero utilmente fare.
Di conseguenza nascono le seguenti domande: Come controllarli? Come gestirli? Come farli convivere all’interno del nostro corpo?
Tutte queste domande sono opportune, ma ancora non si può dare loro una risposta precisa e circostanziata perché gli studi in questo settore sono solo agli inizi. La ricerca, su questi settori delle nanotecnologie deve proseguire, affrontando tutti gli interrogativi dovuti, senza ignorare il rivelarsi di dubbi tecnici ed etici.