Al LASER World of PHOTONICS 2017, la fotonica farà luce sui legami intermolecolari

Al salone internazionale LASER World of PHOTONICS (26-29 giugno 2017 a Monaco di Baviera), aziende espositrici, sessioni applicative e convegni specializzati mostreranno lo stretto legame fra i progressi della medicina e i processi fotonici. Quando partono alla scoperta di nuovi mondi, i ricercatori si affidano ai fotoni per farsi proiettare in universi microscopici. La fotonica è fondamentale per l’osservazione di cellule vive, processi neuronali del cervello o tessuti modificati da patologie.
Gli Application Panel nel padiglione B2 e la European Conference on Biomedical Optics illustreranno gli sviluppi più recenti della fotonica nel campo della medicina e della ricerca, come ad esempio la tecnica di Deep Tissue Imaging. La tomografia a coerenza ottica consente di osservare i tessuti in tempo reale a una profondità di alcuni millimetri grazie al laser a infrarossi. Questi sistemi ottici forniscono scansioni 3D con risoluzione microscopica senza gravare i pazienti con irradiazioni nocive.
A LASER 2017 verrà presentato un altro ambito recente e molto promettente della ricerca: l’optogenetica. Questa tecnica introduce la luce nei processi neuronali attraverso il laser. I ricercatori possono introdurre nelle regioni del cervello speciali proteine attivabili mediante la luce. Attraverso queste proteine possono controllare il flusso di ioni nella rete neuronale. La ricerca progredisce molto velocemente. In particolare, diventa sempre più facile controllare le funzioni cerebrali e i processi cognitivi per effettuare analisi e ricerche sistematiche.
È inoltre possibile osservare l’attività di singoli neuroni. A tale scopo si utilizzano i laser a femtosecondi che consentono di manipolare la luce anche nelle regioni profonde del cervello. Attraverso una tecnica di stimolazione multifotonica si possono raccogliere immagini 3D in diretta dal cervello in funzione.
La risoluzione dei microscopi e dei processi di acquisizione di immagini aumenta di pari passi con la potenza e la capacità dei processori, dei software e delle sorgenti luminose. Grazie a osservazioni più profonde la ricerca in campo medico ha una conoscenza sempre più dettagliata delle origini delle malattie e quindi delle possibili cure.
Anche nello sviluppo di nuovi farmaci, i processi ottici aiutano a valutare più velocemente l’efficacia dei candidati. I processi ottici favoriscono inoltre diagnosi più rapide, che consentono di guadagnare tempo vitale nella lotta contro germi multiresistenti, ad esempio. Nel medio termine la diagnostica fotonica aprirà la strada alla medicina personalizzata con terapie confezionate su misura per ogni paziente.
I processi ottici svolgono un ruolo chiave anche nello sviluppo e nella produzione di biochip maniaturizzati, come nella produzione di impianti stampati in 3D perfettamente compatibili con l’organismo ospite. Inoltre consentono ai medici di osservare i pazienti in modo non invasivo, grazie a procedimenti diagnostici basati sull’acquisizione di immagini dettagliate e l’utilizzo di endoscopi miniaturizzati. Il progresso è molto rapido, come dimostra anche la tomografia multifotonica, che con l’ausilio di laser a femtosecondi è in grado di acquisire immagini tridimensionali dei tessuti cutanei e oculari.
Fra gli espositori presenti a LASER, JenLab GmbH sta portando avanti un progetto di ricerca finalizzato ad applicare questo processo per diagnosticare in pochi secondi i tumori alla pelle o pericolose degenerazioni della corteccia cerebrale.
Se la diagnostica ottica mostra ai medici la necessità di un intervento chirurgico, l’operazione potrà ulteriormente contare sul supporto dei processi ottici. Si va dai sistemi di assistenza in sala operatoria, alla realtà aumentata e virtuale, fino all’utilizzo di bisturi laser. I chirurghi ottici già da tempo effettuano operazioni con il laser. Inoltre, il fascio di luce viene utilizzato per la lavorazione micrometrica di impianti per la corteccia cerebrale.