Quelle pinzette olografiche che sembrano un raggio traente

L'orientamento di una cellula manipolata dal laser. Imagecredit: Wikimedia Commons

Esiste un nuovo strumento a disposizione della scienza che si avvale della tecnologia olografica per manipolare oggetti microscopici troppo fragili e delicati per essere ruotati, spostati oppure orientati  opportunamente senza danneggiarli irrimediabilmente. L’ultima evoluzione di questa tecnologia è stata sviluppata all’Università di Tel Aviv dalla dottoressa Yael Roichman, ed è in grado di manipolare contemporaneamente fino a 300 nanoparticelle alla volta, come ad es. polimeri o microsfere vetrose.

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Chimica, ultima frontiera

Lab-on-a-chip su vetro. Imagecredit: Wikimedia Commons

Forse qualcuno potrebbe trovare entusiasmanti alcuni  dei nuovi gingilli che circolano nei laboratori più all’avanguardia, dispositivi che hanno qualcosa di miracoloso, reso concreto dall’ingegnosità e dagli sforzi dei ricercatori delle numerose discipline applicate nei prodigiosi lab-on-a-chip. Questi dispositivi, consentono analisi molto complesse, con applicazioni in tutti i campi della chimica analitica e della chimica clinica. Alcuni modelli sono in grado di controllare campioni acquosi, identificando fino a 25 agenti inquinanti in circa mezz’ora, compresa la loro concentrazione, grazie a un biochip che rileva la risposta elettrochimica di anticorpi specifici. Fra le sostanze rilevate, vi si trova anche l’atrazina, uno dei pesticidi più comuni, rintracciabile anche in concentrazioni dell’ordine delle parti per milione (ppm), tuttavia ancora insufficiente per discriminare il campione secondo i limiti di legge.

La potenzialità di questi “ordigni”, si esprime in tutta la loro complessità per  gli utilizzi dedicati alla biochimica, con tecniche immunoenzimatiche, o con traccianti magnetici in luogo dei convenzionali enzimi, radioisotopi o altri mezzi fluorescenti. Anche le tecniche che impiegano la reazione a catena della polimerasi o PCR, una tecnica di biologia molecolare che consente la moltiplicazione di frammenti di acidi nucleici al fine di ottenerne quantità sufficiente per diagnostica clinica, ma anche in medicina legale, in microbiologia o per l’ingegneria genetica.

1000 parametri nel palmo di una mano. Imagecredit: rsc.org

Un “mostro” analitico, come quello nella figura a destra, sviluppato nell’Università di California, a Los Angeles, è addirittura in grado di tracciare oltre 1000 analiti in situ, sfruttando tecniche di estrazione in fase solida (SPE) e spettrometria di massa integrata. Un portento.

In generale la fabbricazione si avvale di una tecnica che ben si adatta alla produzione di massa, la fotolitografia, un processo simile alla stampa che sfrutta i materiali più adatti al caso, dal vetro al metallo, dalla ceramica alla carta, presumo che anche in questo aspetto non ci saranno limiti, e i costi non sono neanche lontanamente paragonabili con i metodi tradizionali.

A fronte di tutte queste ottime qualità\prezzo\prestazioni e chipiùnehapiùnemetta, non bisogna dimenticare però alcuni importanti aspetti fondamentali, che non è proprio possibile trascurare. Intanto è una tecnologia giovanissima, non completamente sviluppata e testata esaustivamente. C’è ancora molto lavoro da fare. Gli effetti fisici come le forze di capillarità o quelli chimici delle superfici dei canali diventano predominanti e portano i sistemi Lab-on-a-chip a comportarsi differentemente e ogni tanto in maniera più complessa delle strumentazioni di laboratorio convenzionali. I principi di rilevazione non sempre sono calibrati per una trasduzione ottimale, portando ad un basso rapporto segnale-rumore che provoca così un elevato errore analitico. Infine anche se l’assoluta accuratezza geometrica e l’elevata precisione nella microfabbricazione  sono facilmente ottenibili, spesso risultano relativamente povere, se confrontate con le attuali tecniche della meccanica di precisione o altre nanotecnologie, per esempio.

Ricordo che quando iniziai a studiare, non troppo tempo fa, per alcune analisi occorrevano ore, chi ha eseguito una gravimetrica per separare il ferro da una matrice acquosa, con filtrazione sottovuoto e amenicoli pratici vari come la calcinazione finale, lo sa. La tecnica era tutto, era necessario mantenere l’attenzione sempre alta per non incorrere in una ripartenza da zero. Già allora insegnavano a lavorare in doppio, a discapito del tempo e a favore del fatto che la media dei due risultati era più precisa di uno solo.

Una ventina di anni fa in un laboratorio tipico lavoravano numerosi tecnici, spesso specializzati in settori distinti e con competenze approfondite frutto di anni di esperienze e osservazioni che arricchivano la professionalità dell’operatore rendendolo un vero esperto.

Oggi, siamo all’estremo opposto. I laboratori odierni pullulano di kit rapidi,  aggeggi polianalitici senza scrupoli e tecnici solitari che devono fronteggiare le competenze più diverse, dall’automazione integrale delle apparecchiature ai requisiti fondamentali dei laboratori di prova pro-certificazione, dalla gestione dei protocolli analitici più recenti alla comprensione delle nuove tecniche che minano economicamente quelle tradizionali, per una futura adozione. Un compito per nulla facilitato dalla produttività che viene richiesta e messa sempre in discussione, come ad esempio nei laboratori conto terzi. La nuova frontiera della chimica analitica non è tutto oro che luccica, le insidie sono molteplici e spesso incomprensibili, e la riduzione del personale nei laboratori è in rapido declino, una tendenza inarrestabile.

Il rischio principale tuttavia, consiste nell’assunto che queste nuove tecnologie presto sostituiranno completamente la figura del chimico, il povero tecnico di laboratorio. Certamente molti credono ciecamente che un microchip ben congegnato potrà dargli qualunque risposta, quasi come un magico tricorder di Star Trek, pur non avendo alcuna competenza, ma è meglio che non dimentichi che nella maggior parte dei casi solo un chimico esperto potrà interpretare obiettivamente e con perizia quegli stessi dati.

Beninteso, non sono contrario a questo tipo di progresso, tuttavia sarebbe meglio accedervi in maniera sostenibile e con una certa base di umiltà, evitando di soppiantare improvvisamente le tecniche acquisite più tradizionali e che hanno ancora molto da dire.

Per chi vuole approfondire: Lab on a chip Journal, STMicroelectronics, CNR

Bei tempi, quando la radioattività era solo un gioco!

Correvano i gloriosi anni ’50, e molti ragazzini sognavano di diventare un bel giorno, affermati scienziati atomici in stretta concorrenza con gli aspiranti astronauti, altra nuova moda dei teen-ager americani. A quei tempi si poteva addirittura giocare con l’atomo, questa strabiliante scatola conteneva ben quattro campioni di minerali di uranio,  e permetteva l’esecuzione di 150 eccitanti esperimenti, ma ecco l’elenco completo dei componenti:

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Xilitolo: non accettate caramelle sconosciute (se siete un cane)

Lo xilitolo

Molti padroncini sanno che per i cani alcuni alimenti sono estremamente tossici, come ad esempio il cioccolato, il caffè e anche l’apparentemente innocua uva, ma sapevate che uno dei dolcificanti naturali più comuni reperibile nella composizione delle caramelle, chewing gum, dentifrici e nella maggior parte dei prodotti senza zucchero (o sugar-free), risulta micidiale per il vostro amico a quattro zampe?

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Quello stronzio radioattivo che contamina i pesci…

Stronzianite fluorescente con calcite. (Image credit: Wikimedia Commons)

Lo stronzio è un elemento chimico appartenente al gruppo dei metalli alcalino-terrosi, lo stesso in cui è presente il calcio, e per questo motivo condivide molte delle molteplici proprietà chimico-fisiche strettamente correlate alle funzioni della biochimica della vita.

Negli impianti nucleari, un isotopo dello stronzio, 90Sr, avente una emivita di 29 anni, viene allegramente  prodotto dalle reazioni di fissione nucleare. E’ presente in quantità nel combustibile nucleare una volta esaurito, pertanto è un componente importante delle scorie nucleari,  dal 5,8 al 6,8% della quantità di uranio iniziale, a seconda dell’isotopo considerato (rispettivamente 233 e 235).

Lo stronzio radioattivo è pericoloso per la salute perché tende a sostituirsi al calcio delle ossa e quindi a permanervi per lungo tempo, provocando tramite la sua radioattività l’insorgere di forme tumorali (cancro alle ossa, al midollo osseo e varie leucemie). Una verità incontrovertibile.

Sempre più spesso vengono riscontrate anomale, e per qualcuno “inspiegabili”, presenze di questo isotopo nei pesci che, guardacaso, si trovavano a passare nei pressi di una centrale nucleare, come ad es. nel Vermont, un impianto che in questo momento è nell’occhio del ciclone per una grave perdita di trizio, di cui però non si parla molto, il reattore lo chiamano Yankee, forse per esorcizzarne i timori con un appellativo confidenziale …

Accattatevillo! (Courtesy credit: Tom Ferguson)

Bene, l’allarme è stato liquidato come infondato, lo stronzio 90 si è diffuso nella crosta terrestre a causa del disastro di Chernobyl e di test nucleari sparsi nel tempo in tutto il mondo, e che hanno rilasciato nell’ambiente grandi quantità di questo isotopo a causa delle polveri che ricadono sulla superficie dopo l’esplosione. E’ anche notorio che la fauna ittica è un ottimo bioaccumulatore di veleni vari, come ad esempio per il mercurio. Tutto calza a pennello, peccato che l’incidenza dei casi di leucemia è in costante aumento in maniera direttamente proporzionale alla distanza dai temuti impianti. E molti americani cominciano a preoccuparsi seriamente.

In un mondo dove la notizia più letta del giorno riguarda i mondiali di calcio (o dovrei dire i mondiali di stronzio per impertinente analogia?), dove l’OMS viene accusata per la promozione di un  inutile ma proficuo vaccino, dove la BP paga per rimuovere parole scomode dalle ricerche su google, nel vano tentativo di nascondersi con un dito dalle ire dell’opinione pubblica, in un mondo dove si viene a sapere di un incidente nucleare non prima di qualche mese dopo che è avvenuto (vedi Tricastin, qua vicino a noi), in cui i disastri vengono annunciati il più tardi possibile o peggio insabbiati per non provocare inutili insurrezioni, siamo proprio così sicuri della sicurezza della scelta nucleare?

Io proprio per niente.

Per rimanere aggiornati:  schema-root.org

Il botulino trasforma gli uomini (e le donne) in algidi Vulcaniani!

Il cosiddetto “botulino“, chiamato anche “Botox”, è una tossina, una proteina neurotossica che viene prodotta da un batterio, il Clostridium botulinum. Questo batterio, responsabile di quella grave intossicazione alimentare chiamata botulismo, produce uno dei veleni naturali più potenti fra quelli conosciuti, ed è la proteina più tossica esistente.

Considerata anche come arma chimica minore, la tossina botulinica ha trovato impiego per la terapia di alcune serie patologie, come l’acalasia, la distonia cervicale o il trattamento della spasticità, ma l’uso più noto è sicuramente quello adottato in medicina estetica, per un effimero miglioramento temporaneo delle rughe di espressione fra le sopracciglia (linee glabellari) e altri inestetismi.

Alcuni ricercatori hanno di recente studiato gli effetti del Botox,  scoprendo che la paralisi dei muscoli facciali può ridurre il feedback sensorio al cervello, che a sua volta riduce l’intensità delle reazioni emotive, soprattutto per gli stimoli moderatamente positivi.

Joshua Davis, uno psicologo del New York Barnard College, afferma che una persona trattata con Botox può rispondere ad uno stimolo emotivo, ma la capacità limitata di modificare le espressioni del viso porta ad un feedback, una risposta alla paralisi verso il cervello,  diversa e limitata a causa di questa inespressività acquisita artificialmente. Davis riferisce che questo effetto ha permesso agli scienziati di progettare un test sull’ipotesi del feedback facciale (FFH) che suggerisce come le espressioni facciali possano influenzare l’intensità dei sentimenti in risposta alle esperienze emotive.

Il dottor Davis, Ann Senghas, e altri colleghi hanno studiato un campione di persone in trattamento con Botox, mostrando a ogni soggetto  video con contenuti che scatenano l’emotività prima e dopo le iniezioni. Una parte del gruppo è stato trattato con Restylane (nome commerciale dell’acido ialuronico), alternativa che viene iniettata nelle rughe del viso e delle labbra per contrastare il decadimento della pelle, ma che non limita il movimento del muscolo. Tuttavia, anche questo metodo è affetto da molte criticità.

I risultati, pubblicati sulla rivista specializzata Emotion, indicano che i pazienti accusano un “significativo calo complessivo nella forza dell’esperienza emotiva” rispetto al gruppo trattato con Restylane. La risposta a videoclip con immagini di positività si riduce particolarmente  dopo le iniezioni, mentre il gruppo trattato con Restylane non ha manifestato una ridotta risposta emotiva, anche se ha mostrato un aumento inaspettato delle reazioni in risposta a videoclip negative.

Le iniezioni di Botox sono state le procedure estetiche non chirurgiche più comuni negli Stati Uniti nel 2009, secondo l’American Society for Aesthetic Plastic Surgery.

In altre parole, è accettabile sacrificare l’emotività per una mera ed evanescente illusione di bellezza? Un atto egoistico che si propone esclusivamente di appagare e soddisfare l’ego, stimolando l’emotività altrui indossando una maschera che falsa il nostro aspetto, non potrà mai essere una soluzione intelligente. Se invece desiderate diventare un algido vulcaniano, privo di qualsiasi sfumatura emotiva, allora fate pure, la cosa non vi sfiorerà neppure. Dopo.

Fonte: PhysOrg

Volete scegliere il sesso del vostro bambino?

Anche se non tutti lo ammetteranno facilmente, sono moltissimi a chiedersi se sia possibile, evitando le tecnologie moderne, predeterminare il sesso del futuro nascituro. Circolano le leggende più inverosimili sull’argomento, ma il desiderio di concepire un bambino del genere programmato, a volte è più forte del buon senso.

Fra i cosiddetti “metodi naturali“, ve ne sono alcuni che promettono di influenzare con discreto successo la nascita di un bimbo o di una bambina. Ad esempio il metodo Shettles, in auge fin dagli anni sessanta. Secondo queste teorie, copulare in prossimità dell’ovulazione il più possibile, sposterebbe le probabilità verso i maschietti: le cellule germinali maschili contenenti il cromosoma Y (quello che determina il concepimento di un maschio) sarebbero più piccoli e veloci, riuscendo così per primi nell’intento di raggiungere l’ovulo. Allo stesso modo, attuando penetrazioni di tipo superficiale, favorirebbe la possibilità di concepire una bambina, a causa della maggiore robustezza e longevità dei cromosomi X.

Purtroppo il metodo si è rivelato poco consistente e negli anni non è stata trovata alcuna prova relativa a tali differenze tra i due tipi di spermatozoi, come riportato anche in questo studio di Allen J. Wilcox et al. su The New England journal of medicine, del 1995.

Secondo Allan Pacey, un esperto andrologo, come regola generale l’uomo produce circa il 50% di ciascun tipo, con la sola eccezione di (gravi) casi in cui l’alterazione è provocata dall’esposizione ad alcune sostanze chimiche o radioattive.

Tuttavia, non è proprio impossibile cambiare la sicurezza della casualità, o almeno così la pensa Kathreen Ruckstuhl della Università di Calgary in Alberta, Canada, che insieme ai suoi colleghi ha esaminato una casistica di 16.384 nati a Cambridge nel Regno Unito, determinando che le donne che lavorano in situazioni di elevato stress concepiscono più femmine che maschi. (BMC Public Health, DOI: 10.1186/1471-2458-10-269). Sebbene “l’ago della bilancia” si sposti apprezzabilmente, dal 54% di bambine nate da donne con lavori poco impegnativi, al 47% ottenuto da quelle impiegate in lavori estenuanti, i meccanismi di questi ormoni dello stress sono completamente ignoti.

Inoltre questo effetto sembra attenuato dalla situazione economica del padre, uomini “facoltosi” spostano l’equilibrio verso il maschietto, oppure dalla loro occupazione, ad esempio gli ingegneri potrebbero scommettere su figli maschi, secondo la Ruckstuhl.

Studi recenti inoltre suggeriscono una certa dipendenza dall’alimentazione. Uno studio su 740 donne incinte ha determinato che il 56% delle donne che seguono diete iperenergetiche prima del concepimento, hanno avuto un maschio; solo il 46% di quelle a regime ipocalorico, hanno concepito un bambino. In particolare, una colazione a base di cereali, sembrerebbe sfavorire le femminucce.

Fiona Mathews della Università di Exeter, Regno Unito, autrice dello studio, afferma che i risultati sono in linea a quelli eseguiti sugli animali, i quali hanno maggiori probabilità di prolificare più maschi in situazioni di abbondanza di cibo, mentre i topi con ipoglicemia producono più femmine.

Niente di questo può però essere utile per aumentare le speranze di avere un giorno il figlio di un sesso particolare, la statistica è applicabile solo su campioni di popolazione considerevoli, altrimenti l’incertezza diventa troppo grande per subire anche la più piccola influenza, rischiando solo di sprecare energie preziose che potrebbero essere destinate a più sani principi.

Attualmente l’unico sistema sicuro è quello di una diagnosi genetica pre-impianto, il che dovrebbe ancora essere una pratica illegale in gran parte del mondo civilizzato, oltre che sconfinare indubbiamente oltre il limite della moralità e dell’etica umana.

L’unico consiglio possibile in questo caso è quello di dimenticare ogni metodo farlocco, lasciare fare alla natura e godersi l’ambito risultato. E soprattutto, non lasciate che i semi della discriminazione fioriscano offuscando la ragione.

Fonte: NewScientist

Il caffè che viene dalle news…

Johann Sebastian Bach se n’era già accorto nel 1730, quando scrisse la sua celebre cantata profana dedicata alla ben nota e poliedrica bevanda nera, sulla quale non si finisce mai di imparare. La cantata del Caffè, una forma musicale tipica della musica barocca, profana perché non tratta un argomento sacro, in questo caso assume addirittura un tono umoristico, dove una figlia si fa beffa del padre che voleva impedirle a tutti i costi di abbandonarsi al terribile vizio della caffeinomania.

Scorrendo le news scientifiche, mi capita spesso di leggere titoli che in qualche modo sono correlati al caffè, e mi sono sempre chiesto se esiste un filo conduttore. Per la mia ricerca mi sono rivolto a google news, ma soprattutto al sito PhisOrg, che offrono la possibilità di ricercare agilmente le notizie desiderate.

Vediamone una breve e curiosa rassegna:

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Mi passi l’ipospray infermiera Chapel, PLEASE

Un futuristico set di Hypospray … retrò!

L’hypospray, o in italiano purista solo ipospray, una delle tecnologie di Star Trek più sognate da chiunque debba fare i conti con quelle dolorose punture, intramuscolari o endovena che siano,  presto sarà disponibile per mandare finalmente in pensione aghi e siringhe, e sottolineo finalmente, visto che è da un bel po’ che ne parlano.

P.L.E.A.S.E. è l’acronimo per Painless Laser Epidural System, un sistema laser epidurale (anestetico locale), completamente indolore. Il dispositivo portatile sfrutta un laser di classe I che applicato su una piccola zona cutanea crea una serie di micropori con il diametro adatto per una successiva inoculazione senza penetrazione del diffusore o di micro-aghi, di appositi farmaci veicolati da eccipienti ad alto peso molecolare.

Il sistema P.L.E.A.S.E.

L’interfaccia evoluta consente il pieno controllo dello strumento, che raggiunge così solo i primi strati della pelle, fino a circa 5-10 µm, evitando così di coinvolgere vasi sanguigni o terminazioni nervose, il tutto in pochi istanti.

Il sistema non lascia segni, eccetto forse un lieve rossore, è economico, ha appena ricevuto il marchio CE, e a questo link è possibile anche visualizzare una dimostrazione video.

Adesso siamo nelle mani del Ministero della Sanità, speriamo bene …