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ANNO DELLA LUCE/ Diaspro (Iit): ecco la super vista dei sistemi biofotonici

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Microscopio ottico a super risoluzione (Iit)  Microscopio ottico a super risoluzione (Iit)

Il termine biofotonica è stato introdotto una quindicina d’anni fa ma negli ultimi tempi ha avuto una considerevole diffusione, che riecheggerà in questi giorni per un evento internazionale che inizia oggi a Firenze: si tratta di BioPhotonics 2015, la terza Conferenza Internazionale sulla Biofotonica organizzata dall'Istituto di Fisica Applicata del Cnr e dalla sezione IEEE Italia.Uno degli speaker del convegno e uno dei pionieri di questa giovane disciplina è Alberto Diaspro, genovese, ingegnere elettronico, professore di biofisica e fisica applicata all’Università di Genova e direttore del Dipartimento di Nanofisica dell’IIT, l’Istituto Italiano di Tecnologia. Con lui ci inoltriamo nelle meraviglie della biofotonica.

«Con questo termine ci si riferisce all’insieme degli studi e delle applicazioni della luce, cioè dei fotoni, per studiare i sistemi viventi. Molto spesso si utilizza luce visibile, in alcuni casi si ricorre all’infrarosso».Per comprendere meglio di cosa si tratta, bisogna fare un’osservazione preliminare riguardo ai viventi: i componenti cellulari che costituiscono tessuti e organi sono per la maggior parte “trasparenti” alla luce visibile; cioè, quando noi riceviamo la luce del Sole, i componenti biologici del nostro corpo non la assorbono; se la assorbissero potremmo avere innalzamenti di temperatura che finirebbero per cuocerci.

Qualche numero può dare meglio l’idea della situazione: la luce visibile va dalle lunghezze d’onda del rosso (700 nanometri) a quelle del blu (360-400 nm); l’ultravioletto è sotto i 360 nm e la sua pericolosità è dovuta al fatto che il Dna e le proteine assorbono le radiazioni tra i 220 e i 260 nm quindi, se sono sottoposti a luce di quelle lunghezze d’onda, assorbendola, innalzano la loro temperatura fino a danneggiarsi fino a indurre processi tumorali. «Ora, la biofotonica utilizza tutta la radiazione visibile, quella infrarossa e una parte della ultravioletta; queste due sono scarsamente percepibili dall’occhio umano che invece capta molto bene quella visibile con particolare abilità per quella corrispondente al colore verde».

Il fatto che la luce penetri bene nei viventi è interessante perché significa che, con strumenti che utilizzano la luce, il vivente può essere studiato non solo nella sua configurazione attuale ma anche nelle sua evoluzione nel tempo (cosa che invece non può essere fatta con altri sistemi, pur sofisticati, come ad esempio i microscopi elettronici).

Insieme a Diaspro possiamo ricostruire le tappe salienti che hanno condotto agli sviluppi attuali; e sono tappe tutte segnate da premi Nobel. A cominciare dal 1964, quando Charles Townes, Nikolay Basov e Alexander Prokhorov hanno ricevuto il Nobel per l’invenzione del laser: è stato un grande passo avanti nella fotonica, perché col laser si è potuto disporre di sorgenti particolarmente brillanti. Ma si può risalire ancor più indietro, agli anni ‘20 , quando Richard Zsigmondy aveva conquistato il prestigioso premio per aver studiato le proprietà dei colloidi a una scala molto fine utilizzando la luce. Poi si può citare lo stesso Camillo Golgi, primo Nobel italiano, o il fisico indiano C. V. Raman, premio Nobel nel 1930 per i suoi studi sulla diffusione della luce e per la scoperta di quello che ora è noto come “effetto Raman”; o ancora, Steven Chu, padre della spettroscopia laser e Nobel nel 1997.



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