LA VOCE DEL MASTER

Da IIT e Nikon, il supermicroscopio che strizza la luce

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LA VOCE DEL MASTER – Prendete un centro di ricerca italiano giovane e all’avanguardia e unitelo a un gigante nipponico dell’ottica. Amalgamate il tutto con una buona dose di competitività a livello mondiale, abbondante interdisciplinarità e quasi 3 milioni di euro di investimento: otterrete così il Nikon Imaging Center@IIT (NIC@IIT), il nuovo centro di microscopia ottica dell’Istituto Italiano di Tecnologia (IIT) di Genova.

Inaugurato lo scorso 6 giugno, NIC@IIT è il frutto della collaborazione tra l’eccellenza della ricerca italiana e Nikon, azienda famosa non solo per le sue macchine fotografiche, che apre così il suo quarto centro di ricerca e sviluppo in Europa e il nono nel mondo. “Instaurare rapporti con diversi partner – afferma Alberto Diaspro, direttore del Dipartimento di nanofisica  e responsabile del neonato centro di microscopia ottica all’IIT – è fondamentale perché le collaborazioni costituiscono una spinta per l’esibizione di capacità tecnologiche e scientifiche avanzate e per la creazione di nuove spin-off”.

Tutto nasce nel 2008, quando Nikon mette a disposizione dei ricercatori dell’IIT strumenti molto avanzati per le indagini nel campo dell’oncologia molecolare, cioè lo studio delle alterazioni nei meccanismi che regolano il funzionamento delle cellule tumorali, e delle malattie neurodegenerative, come il morbo di Alzheimer. Per vedere sempre di più e sempre meglio cosa accade a livello molecolare, però, era necessario operare delle modifiche, perfezionare gli strumenti offerti da Nikon adattandoli agli scopi di ricerca.

“Avevamo bisogno di un supermicroscopio – racconta Diaspro – cioè uno strumento ottico in grado di indagare la materia vivente a un livello di dettaglio paragonabile a quello ottenuto con l’utilizzo di un microscopio elettronico”.

Così all’IIT si sono rimboccati le maniche e, grazie anche alla disponibilità del colosso giapponese, hanno sviluppato uno strumento che, impiegando luce visibile, penetra all’interno dei sistemi biologici per produrre immagini. Il supermicroscopio utilizza dunque semplici fotoni, e non elettroni come il microscopio elettronico. Per raggiungere però il livello di dettaglio richiesto, e qui sta la novità rispetto al microscopio ottico classico, la luce viene poi riutilizzata in fase di acquisizione per “strizzare” l’informazione.

“Sarebbe come se uno di noi, per vedere meglio allo stadio o a teatro, mettesse le mani a binocolo davanti agli occhi e le strizzasse un po’ mentre ci guarda attraverso” spiega Diaspro. “Questo produrrebbe immediatamente un aumento del contrasto, che è quello che accade quando il supermicroscopio ‘strizza’ la luce con un altro fascio di luce, anche se su una scala di proporzioni molto diversa”.

Un altro aspetto che consente di migliorare il livello di dettaglio è poter fornire le informazioni catturate dal microscopio in diverse tranche in un certo arco di tempo. Ciò costituisce un vantaggio della microscopia ottica in ambito biologico perché permette osservazioni in vivo, lasciando dunque ampio margine di applicazione in campo biomedico.

Ad oggi ci sono circa venti progetti connessi all’attività del nuovo centro di imaging, che riguardano tre grossi filoni di ricerca: le applicazioni della tecnologia Nikon, la realizzazione di microscopi ottici innovativi, la formazione di una nuova generazione di professionisti in grado di decifrare le immagini ottenuto con il supermicroscopio.

Quest’ultimo obiettivo in particolare sta molto a cuore ai ricercatori dell’IIT: “È fondamentale formare medici e  biologi del futuro perché siano in grado di leggere le immagini catturate dai nuovi microscopi, di riconoscere le molecole e i loro movimenti, e di tradurre tutto questo in informazioni. Proprio come ciascuno di noi tutti i giorni è in grado di riconoscere le persone osservandone il volto” afferma Diaspro. E aggiunge: ”Se non dovessimo riuscirci, avremmo in mano uno strumento potentissimo ma inutilizzabile”.

Se a questo punto vi state immaginando il supermicroscopio come un gigantesco apparato, siete fuori strada. Lo strumento ha le dimensioni di un microscopio ottico convenzionale, ma Diaspro e i suoi collaboratori hanno un obiettivo per i prossimi 5 anni: miniaturizzare le componenti ottiche del supermicroscopio perché possa essere installato all’estremità di un endoscopio, l’apparecchio ottico usato per guardare all’interno del corpo senza ricorrere a più invasivi interventi chirurgici, o addirittura su una struttura delle dimensioni di un foglio.

“Mi viene in mente la scena del film Il Laureato, quando al protagonista interpretato da Dustin Hoffman viene detto di tenere bene a mente il nome della cosa che condizionerà il futuro del mondo, la plastica” commenta Alberto Diaspro. “La mia idea è che anche il nostro futuro sarà condizionato da un prodotto dell’ingegno umano. Noi infatti abbiamo il grafene”.

Il grafene, con lo spessore di un singolo atomo di carbonio, è il materiale più sottile del mondo, ma è anche molto flessibile e resistente. Ha proprietà così speciali che secondo Diaspro bisognerebbe chiedersi che cosa non si può fare con il grafene: “Non ci sono limiti all’immaginazione quando parliamo delle potenzialità di questo materiale. Quindi perché non pensare di integrare il supermicroscopio ottico in un foglio di grafene? Si tratta di certo di una ricerca ad alto rischio. E, come avrebbe detto Richard Feynman (fisico statunitense, Premio Nobel per la fisica nel 1965, ndr), non so se sarà davvero possibile, ma sarà divertentissimo provarci”.

Ascolta le principali differenze tra microscopia elettronica e ottica dalla voce di Alberto Diaspro:

Crediti immagine: Nikon Imaging Center@IIT, Istituto Italiano di Tecnologia – Genova

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