Dalle ali di farfalla un aiuto per pazienti con glaucoma

A lezione dalla natura

Dalle ali di farfalla un aiuto per pazienti con glaucoma

Ispirato a un insetto del Sud America, un dispositivo impiantabile nell’occhio per monitorare la pre
redazione

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Le ali di Chorinea faunus hanno una particolare proprietà ottica: sono trasparenti da qualunque angolo le si guardi. La loro struttura è stata “copiata” dai ricercatori e inserita in un dispositivo impiantato nell’occhio che ne misura la pressione

Da qualche anno Hyuck Choo, professore di ingegneria elettrica al California Institute of Technology (Caltech) di Pasadena è alla ricerca del sistema perfetto per il monitoraggio della pressione intraoculare nei pazienti con glaucoma. Il frutto di questo lavoro è un dispositivo impiantabile nell’occhio che ha preso ispirazione dalla natura. E più precisamente dalla Chorinea faunus, una farfalla dalle ali trasparenti che vive in Sud America. 

Il glaucoma, la seconda causa di cecità al mondo, è provocato da una pressione eccessiva all’interno dell’occhio che può danneggiare il nervo ottico.

L’efficacia dei trattamenti dipende in grande misura dalla loro tempestività: riuscire a cogliere il segnale dello sbalzo di pressione è fondamentale perché l’intervento sia efficace. 

«Attualmente - spiega Choo - la pressione oculare viene generalmente misurata due volte all’anno in uno studio medico. Ma i pazienti con glaucoma hanno bisogno di conoscere i valori della pressione in modo semplice e regolare». 

Choo ha messo a punto nel suo laboratorio un dispositivo da impiantare nell’occhio, dalla forma di un piccolo tamburo e dalle dimensioni di qualche capello. Se la pressione aumenta la superficie del “tamburo” si flette riducendo la profondità dello spazio sottostante. Questi cambiamenti nella profondità possono essere misurati da un lettore esterno. L’unico inconveniente è che per assicurare un risultato affidabile lo strumento di lettura deve essere tenuto in modo perfettamente perpendicolare alla superficie del dispositivo inserito nell’occhio. Cambiando l’angolazione la lettura dà risultati sbagliati. 

Come rendere la misurazione più semplice? Choo ha trovato la soluzione nel lavoro del collega Radwanul Hasan Siddique che aveva studiato le proprietà fisiche delle ali trasparenti della farfalla Chorinea faunus. Siddique aveva scoperto che le ali dell’insetto sono rivestite di minuscole strutture simili a pilastri di 100 nanometri di diametro ciascuno (100 volte inferiore a quello di un capello umano) posizionati alla distanza di 15 nanometri l’uno dall’altro. Tutto ciò conferisce alle ali della farfalla una straordinaria proprietà ottica: da qualunque angolazione la luce colpisce l’ala, il raggio passa dall’altra parte. Non c’è alcun riflesso della luce sulla superficie delle ali, proprietà nota come “anti-riflesso indipendente dall’angolo”. E mentre l’insetto sfrutta questa caratteristica per sfuggire ai predatori, Choo e Siddique la utilizzano per i propri scopi. 

I ricercatori hanno infatti costruito un dispositivo impiantabile nell’occhio dotato di “pilastri” simili  per forma e per dimensioni a quelli delle ali della farfalla ma realizzati con nitruro di silicio.

Grazie agli aggiustamenti suggeriti dalla natura il lettore che misura i segnali dei cambiamenti nella pressione oculare fornisce risultati affidabili a qualunque angolazione venga puntato. Proprio quello che mancava alla prima versione del prodotto. 

I primi test hanno dato risultati promettenti. I ricercatori stanno già studiando altri ambiti di applicazione delle loro microstrutture dalle inusuali proprietà ottiche.