2,8 milioni di euro investiti da Nikon nel nuovo laboratorio IIT, team dedicato di 22 scienziati guidati da Alberto Diaspro per realizzare entro i prossimi 5 anni la nuova generazione di strumenti per la microscopia ottica.
di Fonte IIT
Il Nikon Imaging Center all’IIT (NIC@IIT) di Genova è uno dei nove laboratori di eccellenza Nikon nel mondo insieme alle sedi di Harvard, Singapore, Londra, San Francisco, Parigi, Chicago, Hokkaido e Heidelberg. All’interno del laboratorio opererà un team dedicato di 22 scienziati guidati da Alberto Diaspro, Direttore del Dipartimento di Nanofisica di IIT, con l’obiettivo di rivedere il paradigma del microscopio ottico verso una generazione di nuovi strumenti con applicazioni biomediche e nello studio di materiali innovativi. L’investimento da parte della multinazionale è di circa 2,8 milioni di euro.
In particolare le linee di sviluppo di NIC@IIT avranno un focus applicativo nell’ambito dello studio delle malattie neurodegenerative e oncologiche, nella diagnosi attraverso screening molecolare e nell’analisi strutturale di nuovi materiali. La ricerca sarà affiancata da un’attività di formazione per la nuova generazione di medici, biologi e ingegneri che in futuro utilizzerà i nuovi strumenti.
L’obiettivo del NIC@IIT è infatti quello di sviluppare tecnologie innovative a costi contenuti: il nuovo microscopio ottico avrà prestazioni paragonabili a quelle di un microscopio elettronico, ma con un costo di realizzazione, di mantenimento e di preparazione dei materiali 20 volte inferiore. Inoltre, il nuovo microscopio ottico potrà competere con quelli attuali anche per alcuni aspetti fondamentali: la possibilità di realizzare analisi in vivo sull’uomo senza essere invasivo (sostituendo in parte la biopsia), l’operatività in assenza di molecole o sostanze traccianti artificiali nel corpo per individuare il tessuto o l’organo da studiare, accesso alla misura del campione biologico in 4 dimensioni (ovvero nelle tre dimensioni dello spazio e nell’ evoluzione nel tempo).
Il NIC@IIT è l’unico laboratorio al mondo che avrà il focus su tali linee di ricerca, grazie all’esperienza sviluppata negli anni dal team di Alberto Diaspro all’Istituto Italiano di Tecnologia. Le tecnologie di partenza sono, infatti, strumenti che sfruttano metodi ottici multifotonici e a super-risoluzione, il cui livello avanzato è stato dimostrato dai risultati pubblicati su prestigiose riviste scientifiche e dal riconoscimento della comunità scientifica internazionale.
I nuovi strumenti permetteranno di produrre immagini di campioni biologici inedite in termini di precisione, dove l’errore della diagnosi potrà essere minore rispetto alla situazione attuale. L’impatto medico-sanitario sarà equivalente all’introduzione delle prime analisi a raggi X, o delle immagini a risonanza magnetica: sarà possibile visualizzare con maggiore dettaglio le strutture e il comportamento della biologia umana.
Le attività del NIC@IIT muoveranno lungo tre linee: l’identificazione di applicazioni rilevanti per i moderni supermicroscopi, lo sviluppo di varianti tecnologicamente avanzate e la formazione di nuove generazioni di studiosi in grado di analizzare le immagini prodotte dai nuovi supermicroscopi che stanno cambiando il paradigma delle bio-immagini microscopiche. La strumentazione ottica che verrà sviluppata all’interno del NIC@IIT sarà orientata al live cell imaging, cioè sulla possibilità di realizzare analisi per immagini o per dati immagine su materiale vivente. La maggior parte delle indagini sono svolte su preparati fissati, in cui la situazione del materiale viene bloccato in un momento ben definito della sua attività; l’osservazione di questi campioni permette l’analisi dettagliata della morfologia e delle funzioni che generalmente sono correlabili a uno stato normale o patologico di un paziente, in seguito o meno al successo di un approccio farmacologico alla malattia. Questo non permette di sfruttare appieno la peculiarità della microscopia ottica, rispetto ad esempio alla microscopia elettronica, di poter penetrare nei sistemi biologici e analizzarli in condizioni fisiologicamente favorevoli. Grazie al matrimonio tra la super risoluzione e il live cell imaging è possibile lavorare su cellule in condizioni vitali, ovvero potere studiare i fenomeni cellulari e subcellulari a livello molecolare mentre accadono nel tempo. Quindi i nuovi microscopi, già in sviluppo all’IIT, permetteranno di seguire con un elevato dettaglio gli eventi molecolari mentre le cellule proseguono nella loro attività senza essere disturbate nel tempo. Parallelamente la strumentazione avanzata disponibile al NIC@IIT è stata selezionata con queste caratteristiche. L’ulteriore salto tecnologico è rappresentato dalla possibilità di operare in vivo ad alta risoluzione temporale e spaziale, cioè di non dovere prelevare le cellule biologiche dal loro contesto per analizzarle. In un prossimo futuro, le analisi quantitative potranno essere fatte direttamente sul corpo del paziente. Per ridurre l’invasività dello strumento i ricercatori sono orientati non semplicemente a miniaturizzare il microscopio ma ad integrarlo su un sondino o in un dispositivo plastico applicabile sulla pelle, in grado di raccogliere le informazioni biologiche utili e inviarle a un computer via wireless, in una prospettiva non troppo lontana e sfruttando le potenzialità di nuovi materiali come il grafene.
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(sa)
