Piccole cose, grande impatto

Questo articolo scritto da Alok Jhaand è stato pubblicato per la prima volta sul Guardian.co.uk
La nanoscienza fornisce agli scienziati una serie di attrezzi e si usa oggi per risolvere problemi di tutti i generi, dalla medicina e dall’ingegneria chimica alla scienza spaziale.
È iniziato tutto dalla sfida di un grande fisico. Nel 1959, il Nobel Richard Feynman ha tenuto una conferenza dal titolo “Sul fondo c’è un sacco di spazio”, nella quale ha posto una domanda: “I computer cono molto grandi, riempiono una stanza”, ha detto. “Perché non possiamo renderli molto piccoli, farli con fili piccoli, elementi piccoli e con piccoli, intendo piccoli”.
La sua grande idea consisteva nel miniaturizzare gli oggetti esistenti che si possono fare interamente manipolando atomi o molecole individuali. Più di mezzo secolo dopo, il grande scienziato potrebbe non riconoscere le applicazioni delle sue idee: una potente serie di attrezzi per scienziati a cui è stato dato il nome di nanotecnologia.
“Nel senso più ampio, parliamo di un miliardesimo di metro [un nanometro] e tipicamente di tecnologie che sono tra 10 e 100nm”, sostiene Keith Dingwall, un analista all’Istituto per la nanotecnologia del RU. “Qui parliamo di manipolare i materiali su scala molecolare”.
Il campo esula dallo scopo di Feynman di rendere le cose più piccole. Le idee della nanoscienza si usano in tutti i campi, dalla medicina e dall’ingegneria chimica alla scienza spaziale e alle telecomunicazioni. “Non la definirei una disciplina, ma una serie di attrezzi”, sostiene Gabriel Aeppli, professore di fisica al Centro di Londra per la nanotecnologia. “Ha applicazioni nel settore della microelettronica, ma anche nella diagnostica medica, per esempio i test per la gravidanza usano nanoparticelle d’oro. La nanotecnologia offre una serie di attrezzi che la gente usa per risolvere problemi in una varietà di campi senza preoccuparsi dell’etichetta”.
Questo significa che non esiste un tipico laboratorio di nanoscienza. In un posto con il prefisso “nano” alla porta si possono vedere scienziati che costruiscono materiali nuovi. In un altro ci si può concentrare sulla costruzione di un pannello solare ispirato a una foglia naturale. E in un terzo si possono spostare atomi su una superficie per vedere che cose strane avvengono su nanoscala.
Con le nuove tecnologie arrivano nuove responsabilità e i nanoscienziati dicono di essere consapevoli dei problemi associati alla manipolazione di queste cose minuscole. “Man mano che le società sono diventate più ricche, hanno tradizionalmente cercato di evitare rischi, ma sono diventate anche abbastanza ricche da poter prendere provvedimenti per ridurre i rischi legati all’esplorazione di nuove soluzioni chimiche”, afferma Aeppli. “Credo che dobbiamo semplicemente trattare tutte le cose che non sono ancora state testate nello stesso modo in cui ci occupiamo di tutto ciò che può essere prodotto dalla chimica sintetica”.
Nanotubi di carbonio
Prendiamo ad esempio i nanotubi di carbonio. Questi piccolissimi tubi sono costituiti da atomi di carbonio e sono incredibilmente resistenti e conduttivi, ma, a causa della forma, potrebbero essere potenzialmente dannosi. Secondo alcune ricerche condotte su topi di laboratorio, i nanotubi di carbonio potrebbero comportarsi come particelle di amianto se inalate. Visto che i nanotubi sono sempre più spesso incorporati nei materiali quotidiani, che succede se rilasciati nell’ambiente?
Per dare una risposta c’è bisogno di analisi e caratterizzazione rigorose delle particelle nano o di materiali completamente nuovi. Alcuni, però, sostengono che troppe precauzioni possano intralciare le innovazioni. Interrompere (e cercare di regolare in anticipo) una tecnologia che ancora non esiste non è una buona idea, afferma Ineke Malsch, direttore di Malsch TechnoValuation e autore di un resoconto EU ObservatoryNano sull’etica della nanotecnologia.
La maggior parte delle attuali applicazioni delle nanotecnologie possono rientrare nella legislazione esistente per la sicurezza dei prodotti chimici o dei medicinali. Malsch sostiene che a lungo termine i problemi principali si concentreranno sul modo in cui la nanoscienza interagirà con la nostra biologia, fino a includere il potenziamento umano. “Quale sarebbe il confine della nanotecnologia nelle applicazioni o terapie mediche o biologiche, nella cura dei malati – quando arriva a migliorare le persone, a far stare meglio le persone sane?”, aggiunge Malsch: “Attualmente politici e dirigenti non hanno idea di come poterla regolare o di quali norme e standard e valori etici si possano applicare  a questi problemi. Per fortuna, c’è ancora tempo perché la tecnologia non è ancora pronta”.
La medicina è un campo importante. Alfred Cuschieri, direttore dell’Istituto di scienze mediche e tecnologia alle università di Dundee e St Andrew, ha lavorato su un metodo nuovo per curare le persone utilizzando nanotubi di carbonio all’interno di NINIVE, un progetto di ricerca europeo sulla nanotecnologia. Ciascun nanotubo trasporta un carico farmaceutico sulla superficie ed è in grado di scivolare nelle cellule del corpo – che siano o meno cancerogene – in maniera molto simile a un ago nano. Quando i nanotubi arrivano all’obiettivo, un impulso esterno costituito da microonde li stimola a rilasciare il loro carico farmaceutico all’interno delle cellule. “Prevedo che i sistemi per il rilascio di medicinali mirati, basati sui nanotubi di carbonio come vettori, probabilmente inizieranno a essere testati come studi iniziali in fase uno tra circa tre o quattro anni”, sostiene Cuschieri.
Lo scienziato aggiunge: “Grazie al progetto, abbiamo scoperto che questi nanotubi di carbonio, se costruiti in modo specifico, possono stimolare le cellule nervose. Questo ha portato a un progetto successivo – se per esempio in un paziente malato di Parkinson si inseriscono alcuni di questi nanotubi speciali, si può utilizzare la stessa energia usata nei telefoni cellulari per stimolare le cellule”.
Prodotti molto meno complessi sono già disponibili e pronti per essere messi nel carrello della spesa. Nanoparticelle di vario tipo si usano per le creme solari e le vernici per automobili, per catalizzare reazioni chimiche nelle fabbriche e si usano in tutti gli apparecchi elettronici moderni.
“Nell’industria elettronica, materiale su scala nano è stato manipolato da tempo, senza essere chiamato così”, afferma Dingwall. “Particelle d’oro sono state combinate con nanotubi di carbonio nella fabbricazione di chip memoria”. Gli esseri umani hanno (senza saperlo) usato i frutti della nanotecnologia per migliaia di anni, dichiara Dingwall, ma la tecnologia per manipolarli è disponibile solo da pochi decenni. Aspettatevi grandi (anche se piccolissime) cose.