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Traduzione a cura di Denis Gobbi

Ingegneri biomedici cinesi hanno impiegato del metallo liquido per trasmettere segnali elettrici attraverso alcuni divari tra nervi sciatici danneggiati. Questo fatto prospetta un nuovo trattamento per i danni al sistema nervoso.

Quando i nervi periferici sono danneggiati, la perdita di funzione porta all’atrofia dei muscoli affetti, un drammatico cambiamento nella qualità della vita e, in molti casi, ad una sua corta aspettativa.

Nonostante decenni di ricerca, nessuno è riuscito a giungere a un metodo efficace per ricongiungere i nervi danneggiati. Esistono varie tecniche per ricucire gli estremi insieme o di trapiantare dei nervi nei divari creatisi tra le parti daneggiate.

Il successo di queste tecniche dipende in definitiva dall’abilità dei nervi di ricrescere e risaldarsi insieme. Ma dato che i nervi crescono ad na velocità di un millimetro al giorno, ciò può richiedere un significativo ammontare di tempo, alcune volte anni, per ricreare i collegamenti. E durante questo periodo di tempo i muscoli possono degradarsi irreparabilmente, portando alla disabilità permanente.

Così i neurochirurghi hanno a lungo sperato in un metodo che gli permettesse di tenere i muscoli attivi fintanto che i nervi procedessero alla ricrescita. Una possibilità consiste nel collegare elettricamente gli estremi danneggiati cosicchè i segnali provenienti dal cervello possano comunque passare. Ma come farlo nella pratica?

Jing Liu alla Tsinghua University di Beijing e alcuni suoi colleghi hanno per la prima volta riconnesso dei nervi danneggiati utilizzando del metallo liquido. Non solo, essi affermano che nel condurre i segnali elettrici tra gli estremi danneggiati dei nervi, il metallo supera drasticamente in quanto ad efficienza gli elettroliti salini comunemente usati per preservare le proprietà elettriche di un tessuto vivente.

Gli ingegneri biomedici hanno a lungo tempo adocchiato la lega mettallica liquida composta da gallio-indio-selenio (67% Ga, 20.5% In e 12.5% Se per volume). Questo materiale risulta liquido a temperatura ambiente e si pensa sia totalmente benigno. Di conseguenza, si sono studiati vari metodi di implementazione all’interno del corpo, come fatto ad esempio con l’imaging.

Ora un team di ingegneri biomedici cinesi sostiene che le proprietà elettriche del metallo potrebbero aiutare nel preservare la funzione dei nervi fintanto che essi si rigenerino e hanno portato a termine i primi esperimenti necessari a dimostrare questa via come percorribile.

Jing e la sua squadra hanno utilizzato un nervo sciatico collegato ad un muscolo di un polpaccio prelevato da rane toro. Essi hanno applicato un impulso ad un’estremità del nervo e misurato il segnale una volta raggiunto il muscolo del polpaccio che si contraeva ad ogni sollecitazione.

Hanno quindi tagliato il nervo sciatico e posizionato le due estremità dello stesso in un capillare riempito in alcuni casi con il metallo liquido, in altri con soluzione di Ringer, una soluzione di diversi sali progettata per mimare le proprietà dei fluidi corporei. Hanno quindi riapplicato le pulsazioni e misurato come esse si propagavano lungo il percorso.

I risultati si sono rivelati interessanti. Jing e la sua squadra affermano che le pulsazioni passate attraverso la soluzione di Ringer tendevano a degradare intensamente. Al contrario, le pulsazioni sono passate facilmente attraverso il metallo liquido.

Il segnale misurato elettroneurograficamente del nervo sciatico dissezionato della rana toro riconnesso con metallo liquido dopo la stimolazione elettrica è stato simile a quella del nervo sciatico intatto

– Jing Liu

Per di più,  dato che il metallo liquido viene visualizzato chiaramente ai raggi-X, esso può venire facilmente rimosso dal corpo quando non è più necessario usando una microsiringa.

Ciò consente alla squadra di Jing di speculare sulla possibilità di futuri trattamenti. Il loro obiettivo consiste nel creare speciali condotti per riconnettere i nervi danneggiati che contengano metallo liquido utile a preservare la conduzione elettrica e quindi la funzione muscolare, oltre a contenere una soluzione di crescita per promuovere la rigenerazione dei nervi.

Questa è una possibilità eccitante anche se ancora lontana da qualsiasi tipo di applicazione concreta. Le questioni che  solleva sono numerose. Quanta funzione muscolare può essere preservata in questo modo? Potrebbe il liquido in qualche modo interferire o prevenire la rigenerazione dei nervi? E quanto sicuro è il metallo liquido all’interno del corpo, in particolare in caso di perdite?

Queste sono domande a cui Jing e i suoi collaboratori sperano di rispondere nel prossimo futuro, con sperimentazione animale prima e possibilmente su esseri umani poi.

Ci aspettiamo che questa nuova generazione di materiale collegante per i nervi possa essere importante per la riabilitazione funzionale durante la rigenerazione dei nervi periferici danneggiati e l’ottimizzazione della neurochirurgia nel prossimo futuro.

Quindi è possibile che il metallo liquido possa divenire prossimamente un’importante componente nel trattamento dei danni al sistema nervoso.

Fonte: technologyreview.com

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Traduzione a cura di Denis Gobbi

Questa nuova tecnologia può rivoluzionare il modo mediante il quale archiviamo i dati, portando gli scienziati uno step più vicini alla creazione di un cervello bionico.

memristori

Scienziati della RMIT University in Australia hanno costruito un nuovo nano-dispositivo che farà da piattaforma per dispositivi di memoria di nuova generazione altamente stabili ed affidabili.

Esistono due tipi di memoria: quella volatile e quella non volatile. La memoria non volatile può accedere ai dati immagazzinati anche quando non alimentata, al momento la principale memoria non volatile da noi utilizzata è la memoria flash. Anche se questa tecnologia funziona bene, abbiamo raggiunto ormai limiti di scala difficili da superare per cercare di rendere questi dispositivi ancora più piccoli immagazzinando ancor più memoria.

Gli scienziati australiani hanno però creato una piattaforma per nuovi rivoluzionari nano-dispositivi che permetteranno ai computer di immagazzinare quantità significativamente maggiori di dati mimando la memoria umana.

Queste strutture impilate una sull’altra sono state create utilizzando una sottile pellicola, fatta di un ossido funzionale allo scopo 10.000 volte più sottile di un capello umano.

Dr Sharath Sriram.

Dr Sharath Sriram

“Questa sottile pellicola è stata appositamente progettata per avere dei difetti nella sua chimica per dare luogo ad un effetto memristivo dove la memoria del comportamento dell’elemento è dipendente dalle sue esperienze passate.” ha dichiarato Sharath Sriram, il leader del progetto dell’RMIT, in una recente dichiarazione.

“Con la memoria flash che stà rapidamente raggiungendo i suoi limiti di scala, ci servono nuovi materiali e architetture per creare una nuova generazione di memoria non volatile.”

La tecnologia in questione fà affidamento sui memristori – un tipo di elemento circuitale ritenuto da molti esperti di tecnologia di gran lunga superiore alle attuali tecnologie alla base degli hard disk come Flash, SSD e DRAM.

Questi memristori hanno il potenziale per poter essere inclusi all’interno della memoria a stato solido non volatile, e potrebbero servire oltretutto come “mattoni” per la costruzione di computer capaci di mimare le azioni del cervello umano.

Questa tecnologia appena sviluppata è una delle piattaforme più promettenti per la creazione di queste strutture, potendo oltretutto essere utilizzate a temperatura ambiente.

“Queste strutture da noi sviluppate potranno venire utilizzate in un vasto range di applicazioni nell’elettronica – da dispositivi di memoria ultraveloci rimpiccioliti fino a pochi nanometri fino ad architetture logiche per computer che replicano la versatilità e i tempi di risposta di una rete neurale biologica.”

ha affermato Sriram.

7fuayofea5kf“Anche se con molte altre ricerche ancora da fare, il nostro lavoro porta avanti la ricerca per una nuova tecnologia di nuova generazione che possa replicare le complesse funzioni di un sistema neurale umano, portandoci un passo più vicino al cervello bionico.”

I ricercatori hanno descritto il loro lavoro nel “journal Advanced Functional Materials” e credono nel fatto che la loro piattaforma non solo possa migliorare il campo dell’archiviazione dati, ma anche i dispositivi che processano il mondo attorno ad essi.

“I risultati ed il materiale usato sono fondamentali, in quanto lo stabile effetto memoria nasce dalle incredibilmente sottili vie nell’ossido, larghe appena 60 nanometri.” ha affermato Hussein Nili, ricercatore con PhD al RMIT autore dell’articolo.

“Esse posso anche venire sintonizzate e controllate tramite l’applicazione di pressione, fattore che apre nuove opportunità per l’utilizzo di questi elementi di memoria come sensori e attuatori.”

Fonte: RMIT

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Traduzione a cura di Denis Gobbi

Ispirati dalle capacità visive delle canocchie, dei ricercatori australiani hanno creato sensori che individuano il cancro e visualizzano l’attività cerebrale.

occhi canocchia

Una canocchia

Scienziati dell’Università del Queensland in Australia hanno scoperto che le canocchie hanno un’incredibile ed utile abilità: queste creature marine sono in grado di vedere vari tipi di cancro all’interno dei nostri corpi. Hanno quindi replicato quest’abilità in una fotocamera che potrebbe eventualmente essere integrata in uno smartphone.

Gli occhi composti di una libellula

Gli occhi composti di una libellula

Le canocchie possono vedere il cancro e l’attività neuronale perchè hanno degli occhi unici, conosciuti come “occhi composti”. Questo tipo di occhio è superbamente abile nel rilevare luce polarizzata – un tipo di luce che si riflette in maniera diversa su differenti tipologie di tessuti, inclusi tessuti cancerogeni e sani.

“Gli esseri umani non possono vederlo, ma una canocchia potrebbe avanzare fino ad esso e colpirlo,” ha detto Justin Marshall del Queensland Brain Institute all’Università del Queensland in una dichiarazione alla stampa.

“Noi vediamo i colori con diverse tonalità e sfumature, oggetti che creano contrasto – una mela rossa su un albero verde per esempio – ma la nostra ricerca stà rivelando che invece molti animali utilizzano proprio la luce polarizzata per rilevare e distinguere gli oggetti”.

Il suo team ora collabora con esperti internazionali per riprodurre questa abilità in una fotocamera, per poi sperare di poterle integrare negli smartphone per dare la possibilità alle persone di scansionare il proprio corpo in totale autonomia da casa.

“La fotocamera che abbiamo sviluppato in forte collaborazione con scienziati americani e britannici cattura un video integrandolo con un feedback immediato nel rivelare il cancro e nel monitorare l’attività delle cellule nervose esposte ad essa.” ha detto Marshall

Hanno ottenuto questo risultato replicando un gruppo di cellule presenti negli occhi composti della canocchia, dette ommatidi.  Ognuna di queste cellule ommatidi presenta dei micro-villi capaci di filtrare la luce polarizzata, assieme a recettori fotosensibili.

Per riprodurre tutto questo nel sensore di una fotocamera, gli scienziati hanno usato nanotubi in alluminio capaci di replicare questi micro-villi, e posizionandoli al di sopra di fotodiodi che trasformano la luce in corrente elettrica.

“Questi convertono messaggi a noi invisibili in colori molto più familiari ai nostri occhi” afferma Marshall.

Gli attuali sistema di diagnostica per immagini già utilizzano luce polarizzata per rilevare il cancro, ma ci sono limitazioni nella rilevazione di tumori riguardo alla loro dimensione, oltre a questo essi richiedono ingombranti attrezzature. Replicando invece gli occhi delle canocchie, gli scienziati sperano di migliorare questa tecnologia a tal punto da poter includerla all’interno di uno smartphone. Questo ridurrebbe il bisogno di metodi invasivi di rilevazione , come ad esempio le biopsie, e aiuterebbero a rilevare il cancro in fase precoce.

Impressionatamente, questi sensori sviluppati dall’Università del Queensland sono già stati utilizzati per “vedere” l’attività dei neuroni all’interno di un cervello in tempo reale, come anche nel procurare diagnosi precosi di tessuti cancerosi nei topi.

Potete visualizzare la ricerca interamente qui: IEEE.

Fonte: sciencealert.com.au

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Traduzione di Denis Gobbi

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