Una ricerca dell’Istituto di Scienze Applicate e Sistemi Intelligenti del CNR di Pozzuoli, in collaborazione con l’Istituto Nazionale di Astrofisica e l’Università degli Studi di Napoli Federico II, ha dimostrato che le cellule biologiche possono essere modificate per comportarsi come microlenti ottiche.
Questo studio, pubblicato sulla rivista Advanced Optical Materials, ha il potenziale di rivoluzionare il campo della diagnostica medica.
Cellule come microlenti ottiche
Le cellule biologiche possono essere trasformate in microlenti ottiche, che funzionano come lenti tradizionali ma sono costituite da materiali biologici. Analogamente a come una goccia d’acqua su una superficie agisce da lente di ingrandimento, le cellule modificate possono focalizzare i raggi luminosi. Questa proprietà potrebbe permettere l’uso delle cellule modificate per diagnosi mediche, sfruttando le loro capacità di focalizzazione della luce.
La ricerca e le sue implicazioni
Il team di ricerca dell’Istituto di Scienze Applicate e Sistemi Intelligenti del Consiglio Nazionale delle Ricerche di Pozzuoli (CNR-Isasi), in collaborazione con l’Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF) e l’Università degli Studi di Napoli Federico II (UniNa), ha scoperto che le cellule di lievito di birra possono essere utilizzate come lenti ottiche biologiche. Queste cellule possiedono proprietà che permettono di modificare rapidamente i loro vacuoli intracellulari, trasformandoli in microlenti.
A differenza delle lenti tradizionali che concentrano la luce in un punto (focalizzazione convergente), i vacuoli modificati nelle cellule di lievito disperdono la luce (focalizzazione divergente). Questo comportamento arricchisce la comprensione dell’interazione della luce con le strutture biologiche e potrebbe portare allo sviluppo di dispositivi biofotonici innovativi.
Il progetto “Luna”
Il progetto “Luna” (Label-free cytoplasmic vacUoles pheNotyping plAykit), condotto da CNR-Isasi e Università di Napoli, è stato uno dei principali promotori di questo studio. Finanziato dal programma PRIN 2022 nell’ambito dell’Unione Europea – Next Generation EU, il progetto mira a capire come i vacuoli delle cellule rispondono alla luce, migliorando così la capacità di diagnosi medica.
Applicazioni pratiche
Secondo Vittorio Bianco del CNR-Isasi, lo studio del comportamento della luce nei vacuoli intracellulari può aiutare a individuare rapidamente malattie come quelle da accumulo lisosomiale, il cancro e infezioni virali come il Covid-19. La piattaforma in sviluppo permetterà di testare l’efficacia dei farmaci nel ridurre i vacuoli nelle cellule malate.
Daniele Pirone, ricercatore presso CNR-Isasi e primo autore dell’articolo, evidenzia che la tecnologia potrebbe migliorare le tecniche di imaging esistenti, creando circuiti ottici biocompatibili per i computer del futuro. Pietro Ferraro, dirigente di ricerca presso CNR-Isasi, sottolinea che questa tecnologia potrebbe migliorare le capacità risolutive della microscopia ottica, consentendo una maggiore precisione nell’osservazione delle strutture intracellulari.
Conclusioni
Le simulazioni numeriche realizzate dai ricercatori INAF permetteranno di predire future identificazioni ottiche, conclude Matteo Lombini dell’INAF. Questa ricerca apre nuove prospettive per la diagnostica medica e per lo sviluppo di tecnologie ottiche avanzate.
