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Quanto infinitamente grande è il ruolo dell’infinitamente piccolo

Nel 1959, al meeting dell’American Physical Society, durante il discorso intitolato “There’s plenty of room at the bottom”, il fisico Richard Feynman dichiarò: “[…] un fisico potrebbe sintetizzare qualunque sostanza chimica descritta da un chimico[…]. Dategli le istruzioni e lui la sintetizzerà mettendo gli atomi nei punti indicati dal chimico, in modo da ottenere la sostanza voluta.”. Feynman, profeta nel prevedere la possibilità di manipolare la materia, ipotizzò di scrivere “l’intera enciclopedia britannica sulla testa di uno spillo” e, da buon visionario, argomentò di applicazioni nano in elettronica, chimica, biologia, medicina.

Alle domande fondamentali della biologia: “qual è la sequenza del DNA?”, “dove si trovano le proteine?”[…] rispose invitando semplicemente a guardare l’oggetto e aggiunse che gli atomi a piccola scala si comportano secondo le leggi della meccanica quantistica, diversamente da come si comporterebbero a grande scala.

Tutto ciò che ha quindi dimensioni inferiori a un micrometro (millesimo di millimetro) ha proprietà peculiari che non si manifestano a scala superiore e pertanto può essere oggetto di applicazioni nanotecnologiche. Più le dimensioni dell’oggetto si avvicinano alla scala nanometrica, maggiore è il numero di atomi di superficie rispetto alle condizioni iniziali osservate macroscopicamente.

Ma quanto è grande un nanometro (milionesimo di millimetro)? Per averne un’idea, basti osservare che la cruna di un ago misura circa un millimetro; un globulo rosso, circa un micrometro; un filamento del DNA, circa 2,5 nanometri; un atomo, circa un decimo di nanometro.

Sebbene Fyenman abbia tenuto a battesimo le nanotecnologie, fu Norio Taniguchi, nel 1974, a coniarne il termine per descrivere la fabbricazione di materiali con precisione nanometrica e poi Eric Drexler, nel 1986, per definire ciò che divenne noto come nanotecnologia molecolare.

Quanto sia grande l’interesse verso questo settore di ricerca, lo provano gli investimenti dedicati negli ultimi 20 anni. La manipolazione della materia a livello nanometrico ha infatti rivoluzionato la scienza lasciando intravedere possibilità di sviluppo di nuove tecnologie in settori come energia, ambiente, elettronica, scienze della vita…

Non dovremo stupirci quindi se, nel prossimo futuro, nanomacchine saranno in grado di navigare all’interno dei nostri vasi sanguigni apportando rivoluzioni in medicina; se nanoparticelle costruite ad hoc in laboratorio saranno capaci di attaccare e distruggere cellule cancerogene senza intaccare le cellule sane (drug delivery).

Nanoparticelle di acido poli-lattico-co-glicolico, per esempio, sono capaci di distribuire a piccole dosi, nelle cellule killer, varietà di agenti terapeutici e farmaci a basso peso molecolare, come il dexametasone, dando luogo ad effetti terapeutici.

Nanoparticelle magnetiche iniettate nel sistema circolatorio del paziente e guidate da campi magnetici esterni, trasportano il farmaco all’interno degli organi bersaglio.

Nanocompositi paramagnetici e/o superparamagnetici utilizzati come mezzi di contrasto, intervengono nella qualità delle indagini come la risonanza magnetica.

La realizzazione di dispositivi detti “laboratori in chip” rivoluzionerà ulteriormente il campo diagnostico e terapeutico. Biosensori altamente sensibili in grado di effettuare diagnosi precoci, chip per screening, identificatori di biomarcatori, dispositivi miniaturizzati a basso costo, di facile lettura, che sappiano analizzare rapidamente centinaia di migliaia di proteine, consentiranno di prevenire o curare molto precocemente diverse malattie.