Nuove tecnologie in medicina

Nanobiomateriali
 
I materiali costituiti da strutture quali particelle, fibre o grani aventi almeno una loro dimensione compresa fra 1 e 100 nm (il nanometro è la miliardesima parte del metro) vengono comunemente denominati nanomateriali. I nanomateriali, indipendentemente dalla loro natura (metalli, ceramiche, polimeri, materiali compositi), esibiscono proprietà inaspettate e, a volte, sorprendenti se confrontate con quelle dei materiali convenzionali proprio a causa delle dimensioni dei propri costituenti. Negli ultimi venti anni i nanomateriali sono stati oggetto di intenso studio nei campi più disparati tanto che le moderne nanotecnologie ci mettono oggi a disposizione nanomateriali che possiedono proprietà magnetiche, ottiche, elettriche, meccaniche e catalitiche estremamente migliorate, da un punto di vista tecnologico-applicativo, rispetto a quelle dei materiali convenzionali.
 
Negli ultimi anni, un numero crescente di scienziati ha rivolto la propria attenzione alle possibili applicazioni dei nanomateriali in ambito biomedico (di qui il termine nanobiomateriali). In particolare, si è notato che l’eccezionale capacità di identificazione delle biomolecole, associata alle singolari proprietà dei nanomateriali possono portare alla creazione di nuovi e migliorati tessuti biologici artificiali, a innovativi dispositivi elettronici basati su strutture biologiche quali i biosensori, a sistemi diagnostici estremamente sofisticati e a nuovi sistemi per la somministrazione di farmaci. In questo contesto, i nanomateriali possono essere suddivisi in tre categorie principali, a seconda della geometria dei costituenti: a) equiassici, b) monodimensionali o fibrosi e c) bidimensionali o lamellari. Alcuni esempi di applicazione dei nanomateriali in ambito biomedico sono riportati nella tabella sottostante.
 
Nanomateriali
Applicazioni biomediche
a) equiassici
nanoparticelle di oro
nanoparticelle di platino
nanoparticelle di ossido di titanio
dendrimeri
punti quantici (quantum dots)
 
diagnostica e cura dei tumori
catalizzatori
pigmenti, creme solari, ricoprimenti ortopedici
sistemi per la somministrazione di farmaci
diodi laser, biosensori

b) monodimensionali o fibrosi
nanotubi e nanofibre di carbonio
nanofibre di ossido di alluminio
 
conduttori, dispensatori di farmaci
filtri di aria e acqua altamente efficienti

c) bidimensionali o lamellari
nanoplacche di grafite
nano-idrossiapatite
 
rinforzante di polimeri
impianti ortopedici e dispensatori di farmaci in ortopedia
 
Inoltre, sempre in ambito biomedico, sono attualmente in fase di studio nanoricoprimenti, nanofilm e superfici nanostrutturate realizzate con diverse tecniche di deposizione e modificazione superficiale.
In definitiva, quindi, la ricerca sui nanomateriali per applicazioni biomediche si sta svolgendo in tutte le direzioni senza trascurare alcun campo d’applicazione. Particolarmente promettente, tuttavia, sembra essere il settore dei tessuti e degli impianti artificiali dove i nanomateriali vengono impiegati nella rigenerazione o nella sostituzione di vari tessuti biologici quali ossa, cartilagini, sistemi vascolari e neurali.
 
A conclusione di questa breve rassegna sui nanobiomateriali si può sicuramente affermare che questo è un campo di studio relativamente nuovo e molto promettente dove, nei prossimi anni, dovranno essere concentrati gli sforzi di fisici, chimici, ingegneri, medici e biologi per la messa a punto di nanobiomateriali innovativi compatibili con i sistemi biologici, capaci di interagire con i vari tessuti ed eventualmente rigenerare e/o sostituire singoli tessuti o interi sistemi biologici danneggiati, al fine di garantire la completa guarigione o un notevole miglioramento della qualità della vita di soggetti affetti da particolari patologie.

Responsabile settore Nuove Tecnologie: Prof. Paolo Mengucci
Dipartimento di Fisica e Ingegneria dei Materiali e del Territorio, Facoltà di Ingegneria,
Università Politecnica delle Marche