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Scienza e innovazione

Gli Xenobot, macchine che si costruiscono da sé

di Domenico Palomba

Questa notte ho fatto davvero un sogno insolito. 

Complice la pandemia ed il mio stato di perenne agitazione, ho avuto una sorta di allucinazioni. 

In preda ad una fortissima febbre, chiedevo aiuto ad un medico che mi iniettava uno strano liquido, prima di illuminare le mie braccia con dei forti raggi di luce laser.  Il medico mi spiegava che la mia forte febbre era dovuta ad un virus maligno, che si stava rapidamente espandendo e che avevamo ancora poco tempo a disposizione per fermare l’irrefrenabile corsa verso l’ineluttabile. 

Per questo motivo, aveva appena iniettato nel mio corpo dei nano-robot: particelle della dimensione simile a quella delle cellule umane con la peculiarità di essere in grado di sintetizzare a loro volta milioni di nano-particelle con il compito di riconoscere, aggredire e distruggere il virus. 

Mi sono svegliato con l’ansia di essere finito in un futuro lontano, ritrovandomi in fibrillazione, con sudore freddo alle tempie, ed una respirazione alterata. Non potete immaginare il mio sollievo nel realizzare che si trattasse soltanto di uno strano sogno.

Preso dalla curiosità, non ho avuto la pazienza di attendere il mattino successivo per documentarmi su Internet per comprendere quanto di vero poteva esserci in un sogno tanto surreale. 

Ed è così che, con lo stupore di un bambino che vede per la prima volta il fuoco, ho realizzato, una volta ancora, quanto può essere grande l’ignoranza rispetto a quanto accade nel mondo che ci circonda. 

E’ da ormai tanti anni, infatti, che la biologia molecolare è in grado di creare composti di DNA usando la tecnica simile a quella usata per la costruzioni degli “origami” ripiegando più volte le strutture su se stesse, programmando le sequenze di base del DNA per favorire l’auto-assemblaggio in strutture via via più complesse. 

Recenti e più avanzati sviluppi di queste tecniche hanno permesso di sfruttare i DNA origami, per permettere la costruzione di nano-robots in grado di riconoscere cellule tumorali e di distruggerle selettivamente.

Riguardo alla capacità di sintetizzare molecole, inoltre, molti tentativi sono attualmente in corso per cercare di emulare quello che avviene all’interno dei ribosomi delle nostre cellule: vere e proprie linee di assemblaggio che, utilizzando il contenuto informativo del RNA, sintetizzano molecole indispensabili per lo scambio di messaggi cellulari, per la riparazione cellulare, per l’avvio di processi enzimatici. 

Molti studiosi stanno cercando di riprodurre delle linee di assemblaggio costituite da nano-robot composto da sequenze di DNA dinamici, in grado cioè di muoversi su almeno due posizioni stabili, e controllati da una sorgente di energia remota (luce, campi elettromagnetici, o campi elettrici) : i primi esperimenti sono stati  condotti su strutture aventi un braccio liberamente rotante di poche decine di nanometri, imperniato su una base quadrata con lato di circa 50 nanometri.

Replicando milioni di volte strutture di questo tipo, si spera di poter riprodurre linee di assemblaggio microscopiche in grado letteralmente di simulare i robot macroscopici, per la realizzazione di strutture molecolari composte o per lo spostamento di molecole già esistenti, aprendo il campo a possibili applicazioni diagnostiche e farmaceutiche. 

Ma non è tutto: nel Gennaio del 2020 i ricercatori dell’Università del Vermont negli USA, hanno annunciato al mondo di aver sintetizzato il primo robot vivente a partire dalla coltivazione in vitro di cellule staminali derivate dalle rane. Il robot soprannominato Xenobot, dal nome della specie di rana donatrice delle cellule staminali (Xenopus laevis), è stato progettato da un super-computer mediante algoritmi di intelligenza artificiale che, data la missione del robot di essere in grado di muoversi liberamente o in gruppo, ha selezionato per questo la migliore forma 3D, scegliendo su milioni di possibili combinazioni, e provveduto a forgiare le cellule staminali lasciate incubare, fino a realizzare la forma desiderata. 

A quel punto, le cellule staminali hanno cominciato a specializzarsi, proprio come avviene in un essere vivente: le cellule esterne si sono specializzate in pelle, ricoprendo l’organismo e dando una specifica forma, le cellule interne hanno preso forma di una sorta di cuore pulsante, in grado di fornire al nanorobot la propulsione necessaria a muoversi per settimane, senza nutrimento. 

Gli Xenobot potrebbero essere utilizzati per ripulire i rifiuti radioattivi, raccogliere microplastiche negli oceani, trasportare medicinali all’interno dei corpi umani o persino viaggiare nelle nostre arterie per ripulirle da trombi. Possono sopravvivere in ambienti acquosi senza nutrienti aggiuntivi per giorni o settimane, rendendoli adatti alla somministrazione interna di farmaci.

Oltre a questi compiti pratici immediati, gli Xenobot potrebbero anche aiutare i ricercatori a saperne di più sulla biologia cellulare, aprendo le porte a futuri progressi nella salute umana e nella longevità. Insomma, la via della ricerca sembra non terminare mai, il destino dell’uomo è quello di progredire con la conoscenza, con il perfezionamento delle sue capacità e del suo ingegno. 

Come ogni nuovo strumento tecnologico nelle mani dell’uomo, ci auguriamo tutti che questo venga sempre saggiamente utilizzato per i fini della costruzione di un mondo migliore, più sano, equo, giusto. Mi balena per la mente un pensiero: forse era meglio continuare a sognare….!

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