Lo spettrometro che misura stress

By gennaio 30, 2018technology

Abbiamo incontrato il Professor Giuseppe Pezzotti, primo accademico italiano ad aver avuto una cattedra a tempo pieno al Kyoto Institute of Technology. Oggi Pezzotti è diventato un punto di riferimento nel mondo per l’analisi di protesi espiantate dal corpo umano. Grazie allo spettrometro Raman, misura lo stress a livello nanometrico che gli consente di capire perché è avvenuto il danno. In questa intervista il Professore ci racconta quali saranno le future applicazioni di questa tecnologia.

Cristina: Siamo al Kyoto Institute of Technology e stiamo andando a trovare il Professor Giuseppe Pezzotti, che è il primo professore non Giapponese ad aver avuto una cattedra permanente. È passato dall’ingegneria meccanica alla fisica quantistica, passando per la medicina.

Prof. Giuseppe Pezzotti: Ora stiamo misurando il grado di ossidazione di un ginocchio artificiale in polietilene espiantanto dopo 11 anni in un corpo umano.

Cristina: Cosa si riesce a vedere con quel macchinario che non emerge da una normlae radiografia?

Prof. Giuseppe Pezzotti: A livello molecolare si vede il livello di ossidazione del polietilene in maniera non distruttiva, viene mandato un raggio laser che arriva sul materiale ed eccita le vibrazioni molecolari e come uno dei fenomeni correlati all’irradiazione, c’è un’emissione luminosa – l’emissione raman – che si vede in uno spettro e ci spiega se è ossidato o meno, se ha stress o meno, se alcune specie chimiche sono attaccate alle molecole o meno.

Cristina: Questi che cosa sono?

Prof. Giuseppe Pezzotti: Questi sono impianti che sono stati tirati fuori dal corpo umano che ci vengono spediti per vedere qual’è stata la degradazione del materiale e ce ne sono alcuni come questo che sono stati molto poco all’interno del corpo umano, per pochi mesi, ma già hanno avuto problemi. Invece altri che hanno resistito tanti anni ma si sono degradati e quindi cerchiamo di capire il motivo della degradazione.

Cristina: Quali possono essere le cause di questi malfunzionamenti?

Prof. Giuseppe Pezzotti: La causa principale che viene riportata dai malfunzionamenti è dovuta all’osteolisi, che è una degradazione dell’osso, che avviene in seguito al rilascio di debris – piccole particelle di polietilene che si annidano vicino alla protesi e causano una reazione fisiologica dell’organismo che cerca di eliminarle. Capire i meccanismi di degradazione è una cosa fondamentale. Il raman è una metodo non distruttivo quindi apre la possibilità di controllare pezzo per pezzo quindi in maniera deterministica la qualità dei pezzi incorporati.

Cristina: Quali sono altri possibili applicazione della spettroscopia raman?

Prof. Giuseppe Pezzotti: Per esempio, possiamo studiare il grado di osteoporosi delle ossa, e potrebbe essere usato in futuro per metodi diagnostici. Altre cose possibili sono lo studio delle proteine per vedere con quale rapidità una persona invecchia. Un’altra possibilità è lo studio della demineralizzazione delle lamelle nei denti, per esempio capire se e quali sarà la probabilità di carie. Un’altra possibilità è studiare l’osteoartrite, riuscire a capire quando la cartilagine si sta per alterare perché l’alterazione molecolare avviene sempre prima, è il precursore diciamo della malattia. L’applicazione del raman è fondamentale come disciplina preventiva.