LA NANOFISICA IN MEDICINA

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1 ISTITUTO LOMBARDO ACCADEMIA DI SCIENZE E LETTERE LA NANOFISICA IN MEDICINA MILANO 19 Febbraio 2014 Sala Napoleonica Palazzo di Brera Via Brera, MILANO

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3 Istituto Lombardo Accademia di Scienze e Lettere L'Istituto Lombardo viene istituito da Napoleone Bonaparte, sul modello dell Institut de France nel 1797, con la fondazione della Repubblica Cisalpina. I primi trentun membri dell'istituto, al quale era stato assegnato il compito di "raccogliere le scoperte e perfezionare le arti e le scienze", furono nominati nel 1802 da Napoleone. Fra questi spiccano i nomi del massimo fisico della sua epoca Alessandro Volta, del pittore Andrea Appiani, dell'anatomico Antonio Scarpa e del poeta Vincenzo Monti, dell astronomo Barnaba Oriani. Nel 1803 vennero nominati altri 31 membri fa cui lo scultore Antonio Canova, il poeta Ippolito Pindemonte, il nobile Francesco Melzi d'eril e il celebre medico Giovan Battista Palletta. Divenuto Napoleone Imperatore dei Francesi e Re d Italia, con decreto del 25 dicembre 1810, dava all Istituto il nuovo nome di Istituto Reale di Scienze, Lettere ed Arti e, su richiesta della maggior parte dei Membri, ne spostava la sede a Milano nel palazzo di Brera (ancor oggi sede storia dell Istituto). Dalle sue origini a tutt'oggi l'istituto è rimasto la massima Accademia Scientifica e Letteraria Milanese e una delle più importanti d Italia, passando indenne attraverso la dominazione austriaca e venendo subito riconosciuto dal Regno sabaudo che, nel 1859, confermò Alessandro Manzoni Presidente. Il prestigio della istituzione è affermato dalle illustri e fattive presenze dei Premi Nobel Giosué Carducci ed Eugenio Montale, Camillo Golgi, Daniele Bovet e Giulio Natta, Linus Pauling e altri. Furono inoltre membri molto attivi dell'istituto il grande matematico Francesco Brioschi, fondatore, fra l'altro, del Politecnico di Milano; Padre Agostino Gemelli e il Senatore del Regno Luigi Mangiagalli, ai quali si devono la nascita, rispettivamente nel 1921 e nel 1924, dell'università Cattolica e della Università degli Studi di Milano.

4 La proficua attività di studio e di ricerca svolta dai membri dell'istituto è chiaramente documentata dalle loro presentazioni pubbliche, che sono ricevute e discusse nelle riunioni scientifiche che si tengono con cadenza mensile, nonché dalle pubblicazioni (Memorie, Rendiconti, Incontri di Studio e Cicli tematici di Conferenze) curate dall'istituto con continuità assoluta dal L'Istituto possiede un cospicuo patrimonio librario che si è formato, nei due secoli della sua vita, specialmente grazie a preziose donazioni di illustri biblioteche delle più diverse specialità. La Biblioteca, che ha sede nelle eleganti sale di Palazzo Landriani di via Borgonuovo, contiguo al Palazzo di Brera, è aperta al pubblico.

5 9.00 Saluto del Presidente dell Istituto Lombardo Accademia di Scienze e Lettere FERDINANDO BORSA Università degli Studi di Pavia Introduzione 9.15 PAOLO MILANI Università degli Studi di Milano Introduzione alla nanofisica e le sue applicazioni in biomedicina ALESSANDRO LASCIALFARI Università degli Studi di Milano e di Pavia Nanoparticelle magnetiche e loro applicazione in diagnostica e terapia medica Intervallo PAOLA TARONI Politecnico di Milano Fotonica e nanotecnologie in Medicina Discussione e conclusioni

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7 PAOLO MILANI (Università degli Studi di Milano) Introduzione alla nanofisica e le sue applicazioni in biomedicina La scala di grandezza tipica della realtà sensibile per l uomo va grossolanamente dal millimetro al chilometro e questi confini sono determinati dalle nostre dimensioni, l unità di misura più pratica per la nostra esperienza (dimensioni) è il metro. Per indicare un multiplo o un sottomultiplo del metro anteponiamo un prefisso: kilometro significa mille metri, millimetro la millesima parte del metro. Il prefisso nano indica un miliardesimo: un nanometro è un miliardesimo di metro. La cruna di un ago è grande un milione di nanometri, un globulo rosso misura circa mille nanometri, un frammento di DNA è lungo pochi nanometri (e contiene tutte le informazioni necessarie allo sviluppo di un intero organismo vivente), infine un atomo ha dimensioni di circa un decimo di nanometro: un oggetto sferico di qualche nanometro di diametro è quindi formato da poche migliaia di atomi. Su scala nanometrica, il mondo è governato in gran parte dalle leggi fisiche che noi sperimentiamo quotidianamente, tuttavia la prospettiva di un osservatore nanometrico è radicalmente diversa. Ad esempio forze che per esseri delle dimensioni di un paio di metri sono irrilevanti come la viscosità dell acqua o le forze di adesione tra due superfici, diventano di straordinaria importanza. Gli oggetti nanometrici sono continuamente sballottati dall agitazione termica del mezzo che li circonda (moto browniano), l adesione su una superfice è altissima: le caratteristiche salienti dell universo fisico percepito sono quindi radicalmente differenti e dipendono dalla scala dell osservatore. Un virus percepisce l universo e quindi vi si adatta (per adattamento si intenda il modo di muoversi, nutrirsi, riprodursi, scambiare

8 informazioni), molto diversamente da noi non necessariamente perché è meno complesso ma semplicemente perché é molto più piccolo. La nanotecnologia ha come fine il controllo e la manipolazione consapevole della materia sulla scala nanometrica per arrivare allo sfruttamento delle proprietà e dei fenomeni fisici e chimici che si manifestano su tale scala. Il paradigma dei sistemi nanostrutturati sembra essere simile a quello di un sistema biologico in cui le singole parti concorrono a funzioni complesse e non riconducibile alla mera somma dei componenti.

9 ALESSANDRO LASCIALFARI (Università degli Studi di Milano e di Pavia) Nanoparticelle magnetiche e loro applicazione in diagnostica e terapia medica Negli ultimi tre decenni gli studiosi di tutto il mondo hanno dedicato molta attenzione ad una nuova classe di materiali multifunzionali nano strutturati (cioè con dimensioni dell ordine del miliardesimo di metro), basati su nanoparticelle magnetiche. Questi sistemi sono risultati molto efficaci come agenti di contrasto nel campo della Risonanza Magnetica per Immagini (MRI), agenti per Ipertermia Magnetica, vettori per trasporto e rilascio di farmaci e per targeting molecolare. Inoltre, le nano- e micro- particelle magnetiche sono usate in alcuni interventi clinici, nella tecnica di trasporto magnetico in-vivo e come separatori di fase. Nella presentazione si introdurranno i concetti di nanomagnetismo, Risonanza Magnetica, Ipertermia Magnetica e le grandezze fisiche rilevanti per la determinazione dell efficienza dei nuovi materiali nella diagnostica e nella terapia. Si presenteranno alcuni recenti risultati ottenuti nel campo della MRI, dell Ipertermia Magnetica e del targeting molecolare per mezzo di nuovi sistemi, che allo stesso tempo hanno proprietà diagnostiche e terapeutiche, chiamati composti teranostici.

10 PAOLA TARONI (Politecnico di Milano) Fotonica e nanotecnologie in medicina e biologia Verranno brevemente riassunti i principali requisiti che devono essere soddisfatti da una buona tecnica diagnostica o terapeutica. Saranno poi analizzate le caratteristiche specifiche di fenomeni ottici e nanostrutture per mostrare come la combinazione di fotonica e nanotecnologie possa risultare particolarmente efficace quando applicata in ambito biomedico. Verranno infine presentati esempi di applicazioni terapeutiche e diagnostiche in vivo, ex vivo ed in vitro per definire lo stato dell arte e le prospettive dell utilizzo di fenomeni ottici relativi a diversi tipi di nanostrutture (come nanoparticelle metalliche o quantum dots ) per scopi diagnostici e terapeutici in biologia e medicina.

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