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La SCENIHR (Scientific Committee on Emerging and Newly Identified Health Risks) ha proposto la seguente definizione di nano-materiale, recentemente utilizzata anche dall’EFSA: «Qualsiasi forma di materiale composto di parti funzionali distinte, molte delle quali hanno una o più dimensioni uguali o inferiori a un ordine di grandezza di 100 nm».

Analogamente per nano-materiale ingegnerizzato (engineered nanomaterials, ENMs) s’intende qualsiasi materiale che siadeliberatamente creato in modo tale che sia composto di parti funzionali distinte, presenti o internamente o sulla superficie, molte delle quali abbiano una o più dimensioni uguali o inferiori a un ordine di grandezza di 100 nm.

Chi si e già confrontato con quest’argomento, avrà sicuramente notato che spesso i termini nano- materiali, nano-strutture e nano-particelle sono utilizzati come sinonimi. In realtà, e bene tener presente i reali significati di questi vocaboli in modo da non generare ulteriori confusioni. Come ci suggerisce il suffisso ‘nano’, i nano-materiali appartengono all’ordine di grandezza del nano-metro (10-9 m) e proprio le loro piccole dimensioni determinano la comparsa di nuove caratteristiche chimiche e fisiche, totalmente differenti da quelle presenti nei materiali di dimensione convenzionale (cosiddetti, bulk materials).

La terminologia e i concetti relativi alle nano-particelle sono riportati nella norma tecnica CEN ISO/TS 27687.

Il termine nano-scienze è oggi giorno adottato per indicare le numerose e diverse aree scientifiche (fisica, chimica, biologia) di interesse delle nano-tecnologie, che dovrebbero permettere originali applicazioni industriali e commerciali nei più diversi settori: dalla medicina alle tecnologie dell’informazione e della comunicazione, dalla produzione di energia a quella di nuovi materiali.

Nano-Biotecnologie. Le nano-biotecnologie rappresentano la congiunzione delle nano-tecnologie e della biologia molecolare e trovano un vasto campo di applicazione nella diagnosi e nella terapia di un gran numero di patologie, nella realizzazione di mezzi per il rilascio controllato di farmaci e nel campo dei bio-materiali con svariate applicazioni nelle Scienze della Vita e nell’Ingegnerizzazione dei tessuti connettivi del corpo umano, fino alla realizzazione di organi vitali (es. Medicina rigenerativa); questa branca delle nano-tecnologie dedicata al campo biomedico, si occupa della costruzione di dispositivi su scala molecolare, mediante il trasferimento del laboratorio di sintesi sulla scala nano-metrica (nano-tecnologie molecolari). Basta pensare alle possibilità diagnostiche e terapeutiche (dispositivi miniaturizzati da impiantare nel corpo umano a scopo di diagnosi precoce delle malattie, materiali capaci di migliorare la bio-compatibilità degli organi trapiantati). Le possibilità nano-tecniche sono oggetto di intense ricerche nella medicina. Con il ‘Lab-on-a-Chip’ sono in fase di sviluppo apparecchi che su una superficie di pochi centimetri quadrati racchiudono centinaia di tipi di molecole reagenti tali da poter analizzare in brevissimo tempo tutta una serie di sostanze contenute in una goccia di sangue. Sono in preparazione anche ‘nano-cristalli’ che si accendono sotto l’azione dei raggi UV; unendo questi nano-cristalli agli anticorpi che si formano nel corpo durante un’infezione, questi sintomi di infezione sono identificabili in campioni di sangue o di urina anche quando sono presenti in quantità minime.

Si mira anche all’implemento dei nano-medicinali. Strutture cave di nano-dimensioni potrebbero diventare vettori di trasporto di principi attivi e, munite di specifiche molecole di ricerca, essere inviate direttamente nel focolaio della malattia. Una medicazione di questo tipo avrebbe bisogno di una frazione delle attuali quantità di principio attivo. La nano-tecnologia potrebbe inoltre rendere più agevoli le medicazioni permanenti. Una nano-capsula sviluppata negli Stati Uniti contenente cellule che rilasciano insulina, ha già superato i primi test di sperimentazione: capsule di questo tipo circolerebbero continuamente nel sangue dei diabetici fornendo costantemente l’insulina necessaria al paziente.

Più recentemente uno studio internazionale realizzato dall’Istituto di neuroscienze del Consiglio nazionale delle ricerche di Pisa (In-Cnr) in collaborazione con Università di Firenze e University College di Londra, pubblicato su Pnas ha dimostrato la capacità dei nano-farmaci, rilasciati da nano vettori all’interno del sistema nervoso, di proteggere le cellule del cervello dopo l’ictus; come spiega Tommaso Pizzorusso, responsabile dello studio, durante l’ictus si ha la morte delle cellule nervose a causa della proteina Caspasi 3, che può essere inibita da piccoli RNA (siRNA).

In uno studio analogo un team di ricercatori canadesi ha ideato un ‘nano-vaccino’, ovvero un vaccino realizzato con nano-particelle, per curare il diabete di tipo 1. [Si tratta di una patologia autoimmunitaria caratterizzata dalla distruzione delle Beta cellule pancreatiche ed è insulino-dipendente]; il diabete di tipo 1 tende a manifestarsi in età giovanile ed è associata ad altre malattie autoimmuni Hashimoto, vitiligine, Addison, anemia. L’Equipe del Dr. Santamaria, ha sviluppato questo vaccino ‘nano-tecnologico’ in grado di frenare specificamente la risposta autoimmune che causa il diabete di tipo 1, senza danneggiare le cellule immunitarie che forniscono protezione contro le infezioni; in linea di principio, i nano-vaccini potrebbero essere ingegnerizzati con uno qualunque dei complessi MHC espressivi per l’insorgenza della patologia. Il preparato consiste in nano-particelle rivestite da frammenti di proteina rilevanti per il diabete di tipo 1 (legati a molecole del MHC) le stesse che sono utilizzate da un altro tipo di globuli bianchi nel meccanismo di presentazione dell’antigene alle cellulle T nel processo di risposta immunitaria. Utilizzando un modello murino del diabete di tipo 1, i ricercatori hanno scoperto che il nano-vaccino è in grado di attenuare la progressione della malattia nei topi prediabetici e di ristabilire il normale livello di glicemia nel sangue degli stessi. Se il paradigma su cui si basa il nano-vaccino è corretto la sua applicazione potrebbe ‘diffondersi’ anche per altre patologie autoimmuni quali sclerosi multipla o artrite reumatoide.

Altre sperimentazioni riguardano anti-tumorali che sono iniettati nel tumore e si depositano sulle cellule tumorali; ad esempio stati curati con successo tumori alla prostata su topi avvolgendo gli antitumorali in nano-sferette di materia sintetica, che aderiscono direttamente alla superficie delle cellule tumorali e sono poi inghiottite dalle cellule assieme al contenuto letale. La speranza è che, una volta iniettati nella circolazione sanguigna, questi cavalli di Troia farmaceutici siano in grado di riconoscere e combattere eventuali cellule metastizzate. (Continua)