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Fibre ottiche nel corpo umano: una nuova frontiera della medicina

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Fibre ottiche bioriassorbibili. E cioè che possono essere decomposte dai tessuti biologici. Forse un giorno verranno impiantate nel nostro corpo per finalità diagnostiche e terapeutiche. Anche se sembra fantascienza, non è una fake news. La cosa è assolutamente probabile e veritiera. Vediamo perché.

Uno studio made in Italy

A rivelare questa nuova frontiera della medicina è una ricerca condotta congiuntamente dai Politecnici di Milano e di Torino. Con loro, i Cnr del capoluogo lombardo e di Trento, e l’Istituto torinese Mario Boella. Lo studio è stato pubblicato sulla rivista scientifica Journal of Biophotonics. Si aprono così le porte alla realizzazione di dispositivi biomedicali basati su fibre ottiche che possono essere inserite nel nostro corpo. A che scopo? Per monitorare quello che succede in profondità nel nostro organismo, dove non si può osservare, se non con tecniche molto costose o invasive. Esaurita la loro utilità, essendo bioriassorbibili, le fibre vengono decomposte naturalmente dal nostro corpo. Non c’è quindi la necessità di operare di nuovo per rimuoverle, come succede già per alcuni tipi di suture usate nella pratica medica.

Fibre ottiche: non solo web

Ma facciamo un passo indietro. Che cos’è una fibra ottica? Oggi è nota a tutti come un mezzo per accedere al web molto velocemente o per creare decorazioni luminose artistiche. Molti però ignorano la molteplicità di utilizzi che le fibre ottiche possono avere, soprattutto nell’ambito della salute. In sostanza, una fibra ottica non è altro che un mezzo dalle dimensioni submillimetriche (con uno spessore che varia da tre a una decina capelli) in cui la luce si propaga. Proprio come fa l’acqua all’interno di un tubo: seguendo il percorso imposto dal tubo stesso. Se accendiamo una torcia di notte all’aperto vediamo che la luce si propaga in linea retta. Se immettiamo la stessa luce in una fibra ottica, questa si propaga lungo le pieghe della fibra, seguendo quindi il percorso desiderato.

Perché impiantarle sull’uomo

Una fibra ottica può dunque essere usata anche per immettere luce nel nostro corpo, seguendo uno specifico percorso per arrivare in uno specifico punto. Una seconda fibra ottica potrebbe poi essere usata per riportare fuori la luce dal nostro corpo verso un dispositivo di misura.
E questa è l’idea alla base dello studio del team italiano. I ricercatori hanno dimostrato come sia possibile utilizzare delle fibre ottiche bioriassorbibili per ricavare importanti informazioni sulle proprietà dei tessuti biologici. Una di queste è la composizione del tessuto nella zona intorno alla terminazione della fibra ottica. Misurando quanto sangue, tessuto lipidico, acqua e altri componenti sono presenti nella zona si potrebbero estrarre dati utilissimi, per esempio sul processo di cicatrizzazione in atto dopo un intervento chirurgico.

 Le fibre torinesi

Il connubio tra i Politecnici e gli altri enti di ricerca ha permesso di combinare i due principali ingredienti dello studio. Il primo, sono le fibre ottiche bioriassorbibili. E cioè che si decompongono se inserite nei tessuti viventi, studiate e sviluppate da un gruppo di ricerca del Politecnico di Torino, Cnr di Trento e Istituto Boella. Queste fibre possono decomporsi in un tempo desiderato, regolabile con la composizione del materiale. E senza lasciare alcun residuo pericoloso per il soggetto.

I laser milanesi

Il secondo ingrediente è la tecnica della spettroscopia ottica dei mezzi diffondenti, sulla quale lavora invece il gruppo di ricerca composto da Politecnico e Cnr di Milano. Questa tecnica è completamente non invasiva, visto che la misura sfrutta la propagazione della luce nel corpo umano. In particolare, il gruppo del capoluogo lombardo opera da anni utilizzando sorgenti laser impulsate. Queste ultime, se usate per la spettroscopia, offrono considerevoli vantaggi in termini di accuratezza e sensibilità rispetto a quelle a luce continua.

Dai fantocci alla bistecca

L’incontro, usando questo tipo di fibra, ha permesso di ottenere così informazioni sulle proprietà del tessuto in profondità. I ricercatori si sono inizialmente limitati a utilizzare fantocci appositamente realizzati e calibrati per replicare le proprietà del corpo umano. In una seconda fase dello studio queste fibre sono invece state impiantate in una bistecca di petto di pollo per dimostrare come fosse possibile individuare la presenza dei principali componenti dei tessuti biologici.

Il monitoraggio dei traumi

Nel futuro questo studio potrebbe portare allo sviluppo di nuovi sistemi per il monitoraggio dei processi che avvengono nel nostro corpo. Apparecchi come la risonanza magnetica non possono essere usati per un controllo continuo del paziente, a causa del loro elevatissimo costo e del loro ingombro. Viceversa i nuovi sistemi di spettroscopia con fibra bioriassorbibile potrebbero monitorare per esempio gli esisti di interventi chirurgici profondi o di eventi come i traumi cerebrali.

La cura dei tumori

Ma le fibre potrebbero essere impiantante anche per raggiungere un tumore profondo e aggredirlo con la tecnica della terapia fotodinamica. In questo caso il tumore viene distrutto tramite la combinazione di un farmaco iniettato e di una luce che attiva il farmaco unicamente nella zona tumorale. Lo stesso materiale delle fibre ottiche potrebbe anche essere utilizzato per fabbricare dei microcapillari in grado di diffondere il farmaco localmente anziché a livello sistemico. Così, in un unico tubicino impiantato nel corpo, si potrebbero realizzare sia la via per iniettare il farmaco sia la guida di luce per attivarlo.

I prossimi passi

È chiaro che lo studio appena pubblicato rappresenta solo il passo iniziale in queste direzioni. Prima di arrivare all’uomo saranno necessari studi su animali vivi in laboratorio per confermare l’utilità e la sicurezza della tecnica. In seguito serviranno i trial clinici sull’uomo. E probabilmente ci vorranno ancora anni di ricerche prima di arrivare all’uso approvato per finalità mediche. Ma un giorno, dopo un intervento chirurgico, magari usciremo dall’ospedale con apparecchi portatili, simili a un piccolo Holter cardiaco: connessi a fibre ottiche impiantate nel nostro corpo, ci assicureranno la migliore delle guarigioni.

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