26 maggio 2020
Aggiornato 06:30
Glaucoma

Glaucoma: le ali di farfalla potrebbero salvare i nostri occhi

Una nuova ricerca è riuscita a ottenere eccellenti risultati nei pazienti affetti da glaucoma. Il merito le ali delle farfalle

Nuove speranze per le persone affette da glaucoma che rischiano la cecità. Inaspettatamente, la soluzione potrebbe arrivare dal mondo della natura. Più precisamente dalle farfalle dotate di ali trasparenti. Ad avere l’incredibile intuizione sono stati gli ingegneri del California Institute of Technology di Pasadena (Caltech). A loro avviso, infatti, presto molti pazienti potrebbero avere la vista salva grazie a questa incredibile scoperta. Ecco, nel dettaglio, di cosa si tratta.

Nanostrutture
Osservando più da vicino alcuni tipi di farfalle, per la precisione quelle provviste di ali totalmente trasparenti, gli ingegneri del Caltech pensano di aver trovato una possibile soluzione per trattare i pazienti affetti da glaucoma. In particolare, il dottor Hyuck Choo, professore di ingegneria elettrica, ha trascorso gli ultimi anni della sua vita nello sviluppo di un impianto oculare che migliorerebbe il monitoraggio della pressione intraoculare. «In questo momento, la pressione oculare è in genere misurata solo un paio di volte all'anno in uno studio medico. I pazienti affetti da glaucoma hanno bisogno di un modo per misurare la pressione oculare facilmente e regolarmente», spigea Choo.

Un piccolo tamburo
Choo è stato in grado di sviluppare un impianto oculare a forma di un piccolo tamburo, largo come una ciocca di capelli. Questo viene inserito direttamente dentro l’occhio ed ha la peculiarità di flettere in caso di aumento della pressione oculare provocando un restringimento della profondità della cavità interna del tamburo. Ed è proprio questa profondità che è facilmente misurabile grazie a un semplice lettore portatile, il quale può fornire informazioni dettagliata circa la pressione intraoculare del momento.

Unico neo
L’unico neo del lettore ottico è che deve essere tenuto (quasi) perfettamente in posizione perpendicolare con un angolo di 90 gradi rispetto alla superficie dell’impianto. Se non si osservano simili accorgimento la misurazione potrebbe essere errata. Ma proprio mentre dava vita a questo impianto e  combatteva con tali limitazioni, Choo si scontrò con uno studio sulle ali di farfalla.

L’incontro giusto al momento giusto
Mentre Choo stava continuando i suoi studi sull’impianto per il glaucoma conobbe un altro ricercatore della Caltech: il professor Hasan Siddique. All’epoca, tuttavia, stava lavorando presso l'Istituto di tecnologia di Karlsruhe (Germania). Siddique stava eseguendo alcune ricerche sulle sezioni trasparenti delle ali di una farfalla denominata Chorinea fauno. Una farfalla pressoché sconosciuta nel nostro paese ma che possiede delle ali trasparenti come il vetro e delle code nere molto lunghe. Si tratta di un insetto tipico del Sud America.

Peculiarità interessanti
Siddique aveva scoperto che le ali di questa farfalla sono rivestite da dei pilastri infinitesimali di 100 nanometri di diametro. Ogni pilastro è distanziato dall’altro per 150 nanometri. Si tratta di dimensioni cento volte inferiori alla larghezza di un capello umano. Ma non è tutto qui: questi mini-pilastri possiedono virtù ottiche completamente inaspettate. Essi, infatti, sono in grado di reindirizzare la luce che colpisce le ali in maniera che i raggi possano penetrare indipendentemente dall’angolo in cui vengono colpite. Il risultato? Non c’è riflesso luminoso sulla superficie alare. Ecco il motivo per cui sono trasparenti come vetro: gli insetti riescono a mimetizzarsi e quindi non si rendono visibili ai predatori. Per Choo fu una scoperta incredibile: finalmente aveva la possibilità di rendere il suo dispositivo molto più funzionale evitando che fosse sensibile all’angolo e ottenendo una lettura accurata qualsiasi fosse la posizione del lettore.

Nitruro di silicio
Choo si è unito alle ricerche di Siddique e ha collaborato con un altro ricercatore di nome Vinayak Narasimhan. Insieme sono riusciti a trovare un modo per fissare l’impianto con pilastri molto simili a quelli della farfalla, ma utilizzando un prodotto totalmente differente: il nitruro di silicio. «Le nanostrutture sbloccano il potenziale di questo impianto, rendendo pratico per i pazienti affetti da glaucoma testare la propria pressione oculare ogni giorno», afferma Choo. Tuttavia i nanopillari ottenuti in laboratorio sono un po’ doversi da quelli naturali. Quelli di Choo sono altamente idrofili, ovvero attraggono l’acqua. «Le cellule si attaccano all’impianto legandosi con le proteine ​​che aderiscono alla superficie dell'impianto. L'acqua, tuttavia, impedisce a quelle proteine ​​di stabilire una forte connessione su questa superficie», spiega Narasimhan. Tutto ciò impedisce il fenomeno di incrostazione (biofouling), derivante dall’accumulo di particelle o batteri. La scoperta potrebbe dare il via alla progettazione di altre nanostrutture da utilizzare in campo medico. La ricerca è stata finanziata dal National Eye Institute e dal National Institutes of Health.

[1] Butterfly Wings Inspire Light-Manipulating Surface for Medical Implants -Nanoscale structures based on ones found in nature make eye implants more effective and last longer - Caltech

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