Nel 1966 il film di fantascienza Fantastic Voyage immaginava in modo meraviglioso di combattere una malattia all’interno di un corpo, utilizzando una minuscola astronave. Con l’avvento della nanotecnologia, i ricercatori si stanno avvicinando alla realizzazione di qualcosa di altrettanto fantastico.

Un apparecchio microscopico in grado di navigare nel flusso sanguigno e raggiungere direttamente il sito di una malattia, come un tumore, potrebbe prospettare cure nuove e radicali.

Per raggiungere il tumore tuttavia tale apparecchiatura dovrebbe essere sufficientemente piccola e agile da poter navigare attraverso un labirinto di vasi sanguigni piccolissimi, alcuni sottili come un capello.

I ricercatori dell’École Polytechnique di Montréal, in Canada, guidati dal professore di ingegneria informatica Sylvain Martel, hanno agganciato a biglie microscopiche batteri vivi e capaci di nuotare, per realizzare uno strumento in grado di muoversi autonomamente, nominato nanobot. Mentre altri scienziati avevano precedentemente agganciato dei batteri a particelle microscopiche per sfruttare il loro movimento naturale, il gruppo di Martel è il primo a dimostrare che questi ibridi possono essere manovrati attraverso il corpo utilizzando la risonanza magnetica (Mri).

Per raggiungere tale scopo, Martel ha utilizzato alcuni batteri che contengono particelle magnetiche. In natura queste particelle consentono ai batteri di navigare verso acque più profonde, lontano dall’ossigeno. “Quelle nanoparticelle formano una catena simile alla punta di un compasso magnetico”, dice Martel. Ma cambiando il campo magnetico circostante, mediante l’utilizzo di un’ampia installazione collegata a una macchina Mri, Martel e colleghi sono stati in grado di far muovere i batteri in ogni direzione voluta.

I batteri nuotano utilizzando delle code simili a cavatappi, o flagelli, e questi particolari batteri sono molto veloci e forti, dice Martel. Inoltre sono di soli due micron di diametro, abbastanza minuti da entrare nel più piccolo vaso sanguigno del corpo umano. Il gruppo di ricerca ha trattato le biglie di polimero, di circa 150 nanometri di diametro, con anticorpi, in modo che i batteri vi si attaccassero. Infine, i ricercatori stanno pianificando di modificare le biglie in modo che possano veicolare anche farmaci anti-tumore.

“Credo che la natura abbia fornito un’eccellente soluzione al quesito di come far nuotare piccole cose”, dice Bradley Nelson, un professore dell’Eth di Zurigo, che ha compiuto alcune ricerche sui flagelli artificiali.

Ciò che è interessante del lavoro di Sylvan è che attualmente sta utilizzando la natura e non semplicemente imparando da essa.

L’anno scorso Martel e il suo gruppo hanno pubblicato una ricerca sulla rivista Applied Physics Letters descrivendo in modo dettagliato l’utilizzo di una macchina Mri per manovrare una biglia magnetica di 1,5 millimetri a 10 centimetri al secondo, con un batterio come propulsore, attraverso l’arteria carotide di un maiale vivo.

L’ultimo lavoro dei ricercatori, presentato all’Ieee 2008 Biorobotics Conference la settimana scorsa, dimostra che, utilizzando lo stesso approccio, i ricercatori sono stati in grado di seguire e manovrare microbiglie e batteri, o batteri da soli, attraverso un modello di vasi sanguigni umani. Il gruppo ha condotto esperimenti simili in ratti e conigli, secondo quanto riferito da Martel.

Tuttavia i batteri robot non sarebbero in grado di nuotare da soli in vasi sanguigni più grandi. Il flusso sarebbe troppo forte per nuotare controcorrente. Per questo motivo i ricercatori pianificano di utilizzare un microveicolo più grande e manovrabile mediante magnetismo per dirigere i robot nei pressi di un tumore. “Il veicolo sarà fatto di un polimero, o eventualmente di un altro materiale”, spiega Martel. “Abbiamo un sistema per rilasciare i batteri mentre il veicolo sta lì e si dissolve”.

Il veicolo progettato da Martel contiene nanoparticelle magnetiche e può essere manovrato a circa 200 micron al secondo. Martel sostiene che, insieme al suo gruppo, corregge la traiettoria del microveicolo circa 30 volte al secondo. Mentre i ricercatori hanno sviluppato il microveicolo e i microrobot batterici indipendentemente, ora stanno lavorando per combinare le due tecnologie. “Pensiamo che in due anni saremo in grado di realizzarlo”, afferma Martel.

“Questo lavoro è promettente ma, come ogni nuova idea che porta una trasformazione, ci sono molte sfide da affrontare”, commenta Bahareh Behkam, professoressa associata al Virginia Polytechnic Institute, che anche ha utilizzato dei batteri per far muovere delle microbiglie. Behkam ipotizza che potrebbe essere difficile mantenere un normale flusso sanguigno e recuperare le particelle magnetiche dal corpo dopo il completamento della procedura.

Alcuni ricercatori inoltre si domandano se il sistema immunitario possa attaccare i batteri prima che raggiungano un tumore, ma Martel difende l’approccio. “In base ai risultati dei nostri test preliminari siamo molto fiduciosi che questa eventualità non costituirà un problema”, dice. Poichè in precedenza il sistema immunitario non ha mai incontrato questi batteri, non avrebbe il tempo di eliminare i microrobot prima che raggiungano l’obiettivo.

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Kristina Grifantini