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MEET ME TONIGHT/ Un laser illumina gli esploratori dei tessuti biologici

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Apparecchiatura laser per diagnostica  Apparecchiatura laser per diagnostica

Al Dipartimento di Fisica del Politecnico di Milano, che tanta parte ha avuto nell’introduzione e nello sviluppo dei laser in Italia, c’era una tradizione trentennale di applicazione dei laser stessi in campo biomedico; all’inizio erano più studi di caratterizzazione di molecole, poi via via si è esteso il campo alle analisi dei tessuti biologici. Così si è arrivati alle ricerche degli ultimi tempi che si sono tradotte nella realizzazione di due strumenti speciali per applicazioni in campo medico. Questi strumenti saranno presentati al vasto pubblico a Milano durante la prossima “Notte dei Ricercatori” il 26 settembre presso lo stand denominato “Facciamo luce” all’interno dell’evento MeetMeTonight.  

Uno dei protagonisti di queste ricerche, il professor Alessandro Torricelli, anticipa a ilsussidiario.net i principi di funzionamento e gli impieghi di queste nuove apparecchiature. 

 

Professor Torricelli, quali strumenti presenterete venerdì prossimo al pubblico milanese? 

La prima è un mammografo ottico, utilizzato per la diagnostica del tumore al seno. Caratteristica di questo strumento è che utilizza luce laser nelle lunghezze d’onda del vicino infrarosso: è una radiazione elettromagnetica totalmente non invasiva e quindi le misure sono innocue e possono essere ripetute più volte senza rischi. Sfruttiamo l’abilità della luce a queste lunghezze d’onda di penetrare i tessuti biologici in profondità e di fornire informazioni sui loro costituenti cioè acqua, emoglobina, lipidi e collagene. 

 

L’altra apparecchiatura?

L’altra macchina sfrutta lo stesso principio, lo stesso tipo di illuminazione, ma l’obbiettivo è di monitorare le variazioni di emoglobina nella corteccia cerebrale. Anche qui la misura è del tutto non invasiva e si ottiene appoggiando delle fibre ottiche sulla testa del paziente mediante delle cuffie. Si misurano le variazioni di emoglobina conseguenti all’attivazione dei neuroni; è il fenomeno detto dell’accoppiamento neuro-vascolare; è lo stesso fenomeno fisiologico che sta alla base della più nota tecnica della Risonanza Magnetica Funzionale: questa utilizza le proprietà magnetiche dell’emoglobina (quella deossigenata che è paramagnetica), la nostra tecnica invece utilizza i differenti spettri di assorbimento dell’emoglobina ossigenata e deossigenata. Sono due modi diversi di analizzare lo stesso fenomeno. Entrambe le strumentazioni sono state sviluppate dal nostro Dipartimento e sono già state utilizzate per studi clinici in alcuni Istituti milanesi. 

 

Su quale principio si basano?

Sono due i fenomeni fisici principali riguardanti l’interazione della luce con i tessuti biologici: l’assorbimento e la diffusione. Il primo è legato alla presenza nei tessuti delle sostanze che ho indicato prima - l’acqua, l’emoglobina, i lipidi, il collagene – che assorbono la radiazione luminosa. Il secondo è legato alla presenza all’interno del tessuto di diverse strutture e quindi di discontinuità tra le stesse. I due fenomeni, se misurati contemporaneamente, ci danno informazioni sia sulla composizione chimica che su quella strutturale del tessuto esaminato. L’analisi dei due parametri è possibile perché nelle nostre macchine impieghiamo la luce non in regime stazionario ma nella modalità impulsata: abbiamo dei laser che emettono impulsi di luce di durata di qualche decina o centinaia di picosecondi (millimiliardesimo di secondo, ndr). Inoltre utilizziamo delle tecniche di rivelazione sensibili al singolo fotone, che ci permettono di seguire il cammino dei fotoni all’interno dei tessuti; simili tecniche sofisticate consentono di separare il contributo di assorbimento e di diffusione, che concorrono entrambi alla attenuazione della luce nel mezzo. 

 

Qual è il vantaggio di tecniche e strumenti come questi?



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