Nuovi materiali e biomedicina contro il cancro

Due importanti finanziamenti al Centro per la Complessità e i Biosistemi (CC&B) dell’Università di Milano. A cosa serve studiare la complessità

Il Centro per la Complessità e i Biosistemi (CC&B) dell’Università di Milano ha ottenuto due importanti finanziamenti nell’ambito della scienza dei materiali e della biomedicina: uno dal Consiglio europeo per la Ricerca (Erc) per il progetto Metadesign coordinato da Stefano Zapperi, professore di fisica teorica e direttore del Centro; l’altro dall’Associazione italiana per la ricerca sul cancro (Airc) per condurre uno studio (diretto da Caterina La Porta, professoressa di patologia generale e membro del CC&B, e Micheal Pusch, ricercatore all’Istituto di Biofisica del Cnr) sul ruolo di due proteine da poco identificate nell’invasività tumorale.

Progettare strutture artificiali

I metamateriali sono materiali artificiali la cui struttura è stata ingegnerizzata in modo da avere proprietà fisiche e meccaniche eccezionali. La loro progettazione è una sfida scientifica e tecnologica di grande portata e con un enorme potenziale per quanto riguarda le applicazioni nel campo dell’ingegneria. Nel suo precedente progetto (Sizeffects, anch’esso finanziato dall’Erc) Zapperi aveva studiato l’effetto del disordine sulle caratteristiche meccaniche di diversi materiali usando algoritmi numerici in grado di calcolare il movimento di grandi quantità di piccole particelle. Il progetto Metadesign, che ha ottenuto un finanziamento Erc Proof of Concept, raccoglierà l’eredità di Sizeffects sfruttando gli stessi algoritmi per progettare metamateriali meccanici che siano realizzabili con una stampante 3D.

Al giorno d’oggi, la progettazione di metamateriali tende a focalizzarsi su meccanismi già conosciuti e ben compresi, essendo principalmente basata sulle esperienze precedenti e sull’intuito. Grazie agli algoritmi sviluppati nel progetto Metadesign, Zapperi ambisce a produrre attuatori (cioè quei componenti di una macchina che muovono e controllano meccanismi e sistemi) generici fatti di metamateriali e dotati di un’ampia gamma di possibili movimenti e alti livelli di rendimento.

«I metamateriali hanno innumerevoli possibilità in termini di flessibilità e applicazioni, dalla robotica alla moda, fino agli strumenti biomedici», afferma Zapperi. «Il nostro approccio computazionale ci consente di progettarli esplorando configurazioni che non sarebbero ottenibili con i metodi convenzionali».

Macchine molecolari

Gli ioni possono muoversi attraverso la membrana cellulare grazie a una serie di canali proteici e la regolazione di questo flusso ionico in entrata e in uscita è fondamentale per molti processi cellulari. Fra i quali ci sono anche l’invasività delle cellule dei melanomi e l’adesione dei linfociti che circolano nel sangue a cellule specializzate; un processo chiamato homing, che contribuisce allo sviluppo di una risposta immunitaria specifica.

L’obiettivo del progetto Airc di Pusch e La Porta è lo studio di due canali molecolari recentemente scoperti per capire che ruolo giocano nell’invasività tumorale. Come prima cosa, i ricercatori caratterizzeranno il profilo molecolare di questi canali e, tramite una serie di esperimenti, ne verificheranno l’importanza nei processi di diffusione delle metastasi e nell’homing dei linfociti. Successivamente, svilupperanno molecole sintetiche disegnate apposta per interagire con queste proteine cercando quindi di ostacolare la capacità delle cellule tumorali di diffondersi e invadere altri tessuti.

«Più informazioni abbiamo sulle basi molecolari dell’invasività tumorale, più potremo cercare di contrastarla — commenta La Porta —. L’identificazione di specifici strumenti chimici in grado di colpire in maniera mirata queste proteine potrebbe aprire la strada a nuove strategie chemioterapeutiche per combattere il melanoma e per aumentare l’efficacia dell’immunoterapia».

(Fonte Zadig)