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Xenobot, il robot fatto di cellule


Di Anna Romano

Dal computer (anzi, supercomputer) alle cellule viventi: il lavoro pubblicato questa settimana su PNAS descrive la creazione di un nuovo sistema di vita, un robot nato dal riassembramento di alcune cellule staminali di X. laevis e basato sui modelli proposti da un supercomputer. Questi nuovi robot, chiamati xenobot, sono quindi cellule epiteliali e cardiache artficialmente "montate" dai ricercatori per poter svolgere alcune azioni, come muoversi o spostare piccoli oggetti. Oltre a fornire un'importante possibilità di studio sulla base di forma e funzione degli organismi viventi, è possibile pensare per gli xenobot una vasta gamma di applicazioni.
Nll'immagine: la manipolazione dei ricercatori sulle cellule. Crediti: Douglas Blackiston, Tufts University
«Non sono robot tradizionali e neppure una specie nota di animali. Sono una nuova classe di artefatti: organismi viventi e programmabili». Così Joshua Bongard, informatico ed esperto di robotica dell'Università del Vermont, descrive quanto lui e i suoi colleghi hanno realizzato: sono gli xenobot, cellule staminali provenienti da embrioni di Xenopus laevis e assemblate, su istruzioni di un supercomputer, in una forma di vita completamente nuova. Il loro lavoro è stato pubblicato questa settimana sulla rivista Proceedings of the National Academy of Sciences.

Dall'in silico all'in vitro

Non è facile imporre a un sistema vivente di attuare un comportamento dettato dall'esterno: è per questa ragione che la maggior parte delle tecnologie attuali sono fatte di materiali sintetici. Eppure, scrivono gli autori del nuovo studio, se i sistemi viventi potessero essere rapidamente progettati e impiegati per svolgere determinate funzioni, la loro innata resistenza potrebbe consentire loro di superare rapidamente le potenzialità delle nostre tecnologie più promettenti. Da qui, gli xenobot.
I ricercatori hanno fatto girare sul supercomputer DeepGreen un algoritmo per la creazione di una diversa forma di vita con determinate caratteristiche, come la capacità di spostarsi in una direzione. Durante i mesi di processamento, il Deep Green ha simulato l'aggregazione e il riaggregazione di qualche centinaio di cellule, basandosi su alcuni semplici principi biofisici forniti dagli scienziati e riguardanti le proprietà delle cellule epiteliali e cardiache. Alla fine, sono state selezionate le opzioni migliori, impiegate per i test sulle cellule reali. Queste ultime sono staminali prelevate da embrioni della rana africana Xenopus laevis, un organismo modello ampiamente impiegato in ricerca (dalla specie deriva anche il nome dei nuovi robot).
Dopo aver separato e lasciato incubare le singole cellule, i ricercatori le hanno tagliate e "rimontate" secondo le istruzioni fornite dal supercomputer, ossia cercando di attuare gli obiettivi previsti. Un micro-lavoro (immaginate la dimensione degli strumenti necessari per lavorare sulle singole cellule) che ha portato a un macro-risultato: le cellule hanno effettivamente iniziato a lavorare insieme, muovendosi in modo coerente per esplorare l'ambiente circostante grazie alle contrazioni delle cellule cardiache. Le cellule hanno mostrato proprietà di auto-organizzazione e perfino la capacità di manipolazione, spostando piccolissime palline. Inoltre, «Abbiamo tagliato il robot quasi a metà e lui si è rimesso insieme e ha ripreso a funzionare», racconta Bongard.

Ricerca di base e applicazioni degli xenobot

Da una parte, gli xenobot possono insegnare molto sui sistemi viventi. «La grande questione, in biologia, è capire quali algoritmi determinano forma e funzione degli organismi», spiega il co-autore Michael Levin. «Abbiamo mostrato che cellule di rana possono essere usate per creare forme di vita completamente diverse da quelle iscritte nel loro programma di default». E questo potrebbe fornire informazioni più approfondite su come sono organizzati gli organismi, e su come immagazzinano e processano le informazioni. Dall'altra parte, gli xenobot potrebbero avere importanti applicazioni in diversi campi. Ad esempio, la loro capacità di manipolare o trasportare piccoli oggetti potrebbe essere la base per pensarli, per esempio, impiegati nel drug delivery intelligente. «Possiamo immaginare per questi robot molte applicazioni che per altre macchine sono impossibili, come cercare inquinanti o contaminanti radioattivi, raccogliere le microplastiche negli oceani, viaggiare nelle arterie per ripulirle dalle placche ateriosclerotiche», aggiunge Levin.
A tutto ciò, sottolineano i ricercatori, si aggiunge il fatto che gli xenobot sono biodegradabili, essendo interamente composti da cellule. «Quando dopo sette giorni hanno terminato il loro lavoro, sono semplicemente cellule morte», commenta Bongard. E le loro capacità rigenerative le rendono particolarmente interessanti: nessuno smartphone si ripara da solo se proviamo a tagliarlo in due.
Nell'immagine: la manipolazione dei ricercatori sulle cellule. Crediti: Douglas Blackiston, Tufts University

Con le lacrime si può produrre elettricità

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Con le lacrime si può produrre elettricità. Un team di ricercatori dell’Università di Limerick, in Irlanda, ha individuato la possibilità di produrre elettricità dalle lacrime e da altre secrezioni umane. Un enzima chiamato lisozima, genera corrente quando è soggetto a deformazione.
Il lisozima è un enzima presente in numerose secrezioni, tra cui il muco, la saliva e le lacrime. È dotato di attività battericida, in quanto capace di rompere la parete di alcuni batteri. Lo studio dell’Università di Limerick ha permesso di scoprire che, nella sua forma cristallizzata, il lisozima può anche essere manipolato per produrre energia elettrica.
Applicando una pressione a una pellicola di cristalli di lisozima si dà luogo al cosiddetto effetto piezoelettrico. In pratica, lo stress meccanico fa sì che i cristalli si polarizzino, generando una differenza di potenziale che può essere a sua volta sfruttata per raccogliere energia elettrica.

Alzheimer, se lo anticipi ti puoi salvare. Scienza: come uccidere la malattia più temuta

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Prevenire. Anticipare. Così si può combattere e magari vincere una delle malattie più subdola del mondo. La ricerca contro l'Alzheimer finora ha offerto tante conoscenze ma nessuna cura. I farmaci non guariscono la malattia, a volte rallentano qualche sintomo.
Come spiega La Repubblica, una proteina, l' amiloide, è ritenuta la responsabile principale della malattia. È presente in tutti i cervelli ma in condizioni di normalità viene tagliata da "forbici enzimatiche" in frammenti che si dissolvono nel liquido cerebrospinale che bagna il cervello e il midollo spinale. In condizioni di patologia, invece, queste forbici tagliano nel punto sbagliato, formando frammenti che invece di dissolversi tendono ad aggregarsi, fino a formare placche, il cui deposito innesca reazioni che uccidono le cellule cerebrali.

La strategia più diffusa ed efficace è dunque per ora combattere l'amiloide. Sul solanezumab, un anticorpo che dovrebbe prevenire le placche, due grandi sperimentazioni non ha dato alcun miglioramento. Motivo? Eric Mc-Dade e Randall Bateman, della Washington University School of Medicine di St.Luis, spiegano: "Per noi la ragione cruciale di tutti i fallimenti è una: si interviene troppo poco e troppo tardi. Quando compare la demenza la malattia è ormai avanzata e molti neuroni sono già danneggiati irreparabilmente, perché si è scoperto che le placche di amiloide e gli altri fenomeni degenerativi del cervello iniziano 15-20 anni prima".
Negli ultimi tempi dunque l'approccio alla malattia è rivoluzionato: non intervenire sui malati avanzati ma su chi mostra i lievi disturbi che spesso preludono alla demenza, il cosiddetto declino cognitivo lieve. "Aspettare i sintomi per trattare l' Alzheimer è come aspettare che una persona abbia un infarto prima di curargli l' ipertensione: a quel punto, non è che abbassando la pressione si ripara il cuore".
Sono iniziate le sperimentazioni su persone senza o con minimi sintomi. C' è chi riprova il solanezumab, sperando che somministrato presto funzioni (lo sapremo nel 2020). Chi prova altri anticorpi come il gantenerumab, che non attacca l' amiloide disciolto ma le placche. E chi invece testa farmaci che frenano all' origine la produzione dell' amiloide (gli inibitori della beta secretasi).
L'Europa è all'avanguardia. "La Commissione Europea e le aziende farmaceutiche finanziano un progetto da 100 milioni di euro, il più grande al mondo sull' Alzheimer: Epad», spiega Giovanni Frisoni, neurologo,  Direttore dell’Unità di Epidemiologia e Neuroimmagine Alzheimer, IRCCS Fatebenefratelli, Brescia. Frisoni coordina i rami italiano e svizzero. La ricerca sta arruolando volontari, occorreranno 5-7 anni per i risultati. "Non basta che le terapie riducano l' amiloide: devono prevenire la demenza", precisa Frisoni.
Un'altra importante sperimentazione, racconta sempre Repubblica, è quella letta su Nature di McDade e Bateman. I partecipanti hanno una rara mutazione che, alterando la sintesi dell' amiloide, rende certo il rischio di Alzheimer. "Anche noi diamo i farmaci quando l' amiloide si sta depositando", dicono i due studiosi, "ma in questi pazienti, dal percorso di malattia prevedibile, potremmo fare di più: intervenire ancora prima, per prevenire del tutto la patologia cerebrale". Al centro c'è sempre l'amiloide.  E nasce un sospetto: visti i tanti fallimenti dei farmaci, c' è ipotizza che non sia una causa ma un mero effetto secondario della malattia. Prevenirne del tutto l' accumulo e vedere che succede placherebbe questi dubbi. 

"Leggere su uno schermo modifica la percezione della realtà". Una ricerca rivela gli effetti sul modo di pensare

Libri Digitali
Di Ilaria Betti
Immaginiamo che due persone stiano leggendo lo stesso libro: una su un tablet, l'altra su un supporto cartaceo. 

Trattandosi dello stesso testo, siamo portati a pensare che entrambe possano avere, più o meno, la stessa esperienza di lettura: Madame Bovary è sempre Madame Bovary, così come il destino di Anna Karenina rimane sempre lo stesso, sia che lo si legga su un libro, sia che lo si legga su un tablet. Eppure, secondo alcuni ricercatori americani, leggere su uno schermo può modificare la nostra percezione della realtà, andando ad intaccare il modo in cui interpretiamo ciò che leggiamo.
Secondo lo studio di Geoff Kaufman, professore alla Carnegie Mellon University, e di Mary Flanagan, professoressa alla Dartmouth University, chi è abituato a leggere notizie o libri su un dispositivo mobile (computer, tablet, smartphone) sarà naturalmente portato a concentrarsi sui dettagli e a mettere in secondo piano il contesto. "Gli schermi digitali sembrano creare una sorta di tunnel della visione in grado di spostare la concentrazione solo sull'informazione che si sta acquisendo in quel momento e non sul contesto", spiega Kaufman.
I ricercatori hanno condotto una serie di esperimenti chiedendo la collaborazione di 300 volontari, tra i 20 e i 24 anni. In un primo test, i partecipanti hanno letto una storia breve su un supporto cartaceo e poi su un laptop. Dopodiché hanno risposto ad alcune domande per testare la loro comprensione del testo. Dall'analisi dei dati è emerso che alle domande sul ragionamento astratto e sulla deduzione avevano risposto meglio i lettori di libri cartacei, mentre i lettori digitali sembravano eccellere nelle domande concrete, basate sulla realtà dei fatti.
Anche se gli studiosi sono cauti nel dire che i media digitali "modificano il nostro cervello", si sentono comunque di poter dire che usarli nella quotidianità può portare ad una riduzione dell'inclinazione al pensiero astratto. "Se le nostre congetture sono corrette - dicono - possiamo concludere che più tempo passiamo ad utilizzare questi schermi, più alimentiamo una mentalità o un modo di ragionare basato sul dato concreto".

Ecco i geni legati a felicità, depressione e nevrosi

Felicità
Di Sandro Iannaccone
Se (solo proverbialmente) i soldi non fanno la felicità, i geniprobabilmente sì: un’équipe di scienziati della Vrije Universiteit Amsterdam, coordinata da Meike Bartels e Philippe Koellinger, ha infatti appena scoperto, a seguito di uno studio internazionale condotto su quasi 300mila persone, le varianti genetiche che potrebbero essere all’origine delle diverse modalità di percezione di felicitàdepressione e nevrosi. Il lavoro è stato pubblicato sulle pagine di Nature Genetics.
Per il loro studio, gli scienziati hanno esaminato i dati delNetherlands Twin Register, un archivio di informazioni relative alle famiglie con figli gemelli, isolando, per l’appunto, tre varianti genetiche collegate alla felicità, due varianti collegate ai sintomi della depressione e undici regioni del genoma collegati alla nevrosi. In particolare, secondo lo studio, le varianti genetiche collegate alla felicità sono espresse principalmente nel sistema nervoso centrale, nelle ghiandole surrenali e nel sistema pancreatico.
“Lo studio è, allo stesso tempo, una pietra miliare e un nuovo inizio”, racconta Bartels. “Una pietra miliare perché siamo finalmente certi che ci sia un profilo genetico della felicità, e un nuovo inizio perché le tre varianti che abbiamo scoperto non sono responsabili che di una piccolissima frazione delle differenze tra gli esseri umani. Ci aspettiamo che ci siano molte altre varianti che hanno un ruolo determinante”. Scoprire queste nuove varianti, spiegano ancora gli scienziati, potrebbe aiutare a risolvere l’antico dilemma sul ruolo ricoperto dall’ambiente esterno e dalla geneticanella percezione individuale di sensazioni come ansia e felicità.
Un altro aspetto interessante del lavoro è la scoperta di unasovrapposizione genetica tra depressione e felicità: “La sovrapposizione con i sintomi della depressione”, conclude Bartels, “è un risultato sorprendente, che ci fa pensare che ulteriori ricerche nel campo della felicità potrebbero darci un nuovo punto di vista anche sulla depressione, una delle maggiori sfide sanitarie del nostro tempo”.
(Foto: Eugenio Marongiu/Getty Images)

Istituto italiano di tecnologia, stanziati i primi 80 milioni di euro per il dopo Expo

Di Giuditta Mosca
Il decreto legge n. 185 del 25 novembre 2015 attribuisce un primo stanziamento all’Istituto italiano di tecnologia (Iit): “Un primo contributo dell’importo di 80 milioni di euro per l’anno 2015” affinché il progetto Human Technopole 2040possa prendere forma. Entro metà febbraio del 2016 verrà presentato il piano preliminare che diventerà effettivo.





Al momento è impossibile sapere come verrà impiegato questo denaro, ma dall’Iit specificano che verrà stabilita una linea di costiattribuendo un budget a ognuno dei laboratori individuati come prioritari, quelli che saranno avviati per primi. Il piano di sviluppo che verrà presentato a febbraio riguarderà i prossimi 10 anni e le spese verranno dettagliate al centesimo, affinché il contribuente sappiacome viene impiegato il denaro.
Il governo ha di fatto comprato un’idea scientifica di ciò che sarà strategico per la crescita del Paese e ora gli attori di rilievo, coordinati dall’Iit, daranno corpo a questo progetto.
Le più grosse obiezioni sollevate dai detrattori vertono in due direzioni che possono essere riassunte così: chi e come decide quali settori verranno coperti dal polo? Perché il progetto ha portata nazionale e vi partecipano principalmente atenei milanesi come anche Politecnico e Statale di Milano?
L’Istituto italiano di tecnologia è stato fondato nel 2003 ed è diventato operativo nel 2005. Nei primi 10 anni di vita ha pubblicato oltre 5mila articoli su riviste scientifiche internazionali, imponendo un modello angloamericano che prevede la collaborazione di comitati internazionali, quindi esterni all’istituto stesso, chiamato anche a pronunciarsi sulle priorità, ovvero su quali laboratori avviare per vincere la scommessa di un’Italia all’avanguardia entro il 2040. In base alle priorità stabilite verranno coinvolti quegli atenei e quei centri di ricerca che soddisfano i criteri stabiliti, senza limitazioni territoriali coinvolgendo le strutture di tutta Italia, applicando misure meritocratiche. Nella stessa direzione va la scelta di documentare le spese sostenute.

Secondo uno studio scientifico le persone ironiche sono più intelligenti, in quanto il sarcasmo allena la mente

CARA
Il sarcasmo è un'arma a doppio taglio: se usato al momento sbagliato o con la persona sbagliata può ferire i sentimenti di qualcuno, mentre se utilizzato con intelligenza può far ridere e sorridere chiunque. Quello che non sapevamo fino ad oggi è che le persone più sarcastiche sono anche più intelligenti, almeno secondo la scienza.
Come racconta Dan Scotti sulle pagine dell'Elite Daily, la ricerca che prova quanto sia stretto il rapporto tra sarcasmo e intelligenza è stata pubblicata sullo Smithsonian Magazine.
Forse vi starete chiedendo quale sia il collegamento tra sarcasmo e intelligenza, ma è presto detto: le persone che utilizzano il sarcasmo o che lo interpretano fanno ginnastica mentale, seguendo un processo formato da due fasi principali.
Innanzitutto il sarcasmo è, nella sua forma più pura, il dire qualcosa implicando in realtà qualcos'altro. Spesso si tratta addirittura dell'opposto di quello che le nostre parole potrebbero comunicare ad un ascoltatore poco attento, come quando apostrofiamo qualcuno come "umile" quando in realtà vogliamo sottolineare quanto sia pomposo e pieno di sé.
Ed è proprio questo il secondo passaggio della "ginnastica mentale": per usare e comprendere il sarcasmo non bisogna solo essere consapevoli della realtà che ci circonda ma anche, e forse soprattutto, di ciò che manca a quella realtà.
Come scrive Richard Chin di Smithsonian: "L'ironia impone al cervello di pensare alle parole oltre il loro significato letterale, capendo che chi parla potrebbe voler dire qualcosa di completamente opposto rispetto alle parole che pronuncia".
Essere sarcastici sforza quindi il cervello a porsi un passo avanti rispetto al solito, e questa attività lo rafforza: alcuni soggetti di studio sottoposti al sarcasmo hanno mostrato un'attività elettrica a livello neurologico maggiore rispetto a chi non aveva a che fare con affermazioni sarcastiche.

Creato il primo neurone artificiale: possibile aiuto contro le malattie del cervello



http://www.tgcom24.mediaset.it/salute/creato-il-primo-neurone-artificiale-possibile-aiuto-contro-le-malattie-del-cervello_2119431-201502a.shtml

Il cervello del futuro è sempre più vicino. Un gruppo di ricercatori del Karolinska Intitutet di Stoccolma, in Svezia, ha dato vita in laboratorio a un neurone artificiale in grado di ricevere e trasmettere a sua volta segnali chimici, comportandosi proprio come una cellula naturale. Non è formato da parti "viventi", ma da una plastica conduttiva capace di veicolare impulsi elettrici. Utilizzando il neurone artificiale, si potrebbe studiare e addirittura "riparare" i danni causati da disordini e patologie che colpiscono il cervello.

Azione interna - Il meccanismo di trasmissione dei segnali cerebrali riprodotto dal neurone realizzato in Svezia rappresenta una nuova importantissima speranza nella ricerca sui disturbi neurologici: quando questo processo di comunicazione si interrompe, infatti, possono sorgere gravi patologie come il morbo di Parkinson o l'epilessia. Ma non solo. Il neurone artificiale potrebbe addirittura "riparare" le zone danneggiate da questi disturbi. E questo grazie alla sua azione mirata che parte "dall'interno" e non si basa su una stimolazione esterna come i metodi utilizzati finora, i quali vanno a colpire anche le cellule non interessate dal disturbo in maniera indiscriminata.

Contro i disturbi neurologici - Il prossimo obiettivo dei ricercatori svedesi è quello di "miniaturizzare il dispositivo rendendolo adatto a essere impiantato nel corpo umano". In questo modo, si legge nell'articolo pubblicato sulla rivista Biosensors and Bioelectronics, sarà possibile inserire cellule artificiali nell'organismo per ripristinare le zone danneggiate con interventi mirati "intelligenti" o controllati via wireless dagli stessi scienziati.

Scoperta la fonte dell'eterna giovinezza: è una molecola che agisce sulle staminali

Cross-section of the Pituitary Gland showing basophil invasion common in elderly men, with corticotrophic basophils extending into the neurohypophysis. H&E stain, LM X64. : Foto stock

http://www.tgcom24.mediaset.it/salute/scoperta-la-fonte-dell-eterna-giovinezza-e-una-molecola-che-agisce-sulle-staminali_2112191-201502a.shtml

Un gruppo di ricercatori dell'Università della California di Berkeley, negli Usa, ha scoperto un farmaco in grado di contrastare l'invecchiamento dei muscoli e del cervello. Il meccanismo della molecola, denominata ALK5-inibitore, agisce sulle cellule staminali "riattivando" la loro capacità di ripristinare i tessuti. Lo studio apre nuovi orizzonti per il trattamento molecolare dell'invecchiamento, che potrà essere effettuato su diverse parti del corpo attraverso un unico intervento.
Eterna giovinezza cellulare - Con l'avanzare dell'età, gran parte dell'invecchiamento del nostro corpo si verifica perché le cellule staminali adulte smettono di sostituire e rigenerare le cellule danneggiate. In questo senso la scoperta degli scienziati americani si rivela molto interessante perché, anziché concentrarsi sui singoli organi, il nuovo farmaco potrebbe contribuire a mantenere "giovane" l'intero organismo, compreso il cervello.

Un metodo "rivoluzionario", ma da perfezionare - I test hanno dimostrato che l'ALK5-inibitore, già oggetto di ricerca come rimedio antitumorale, blocca i recettori del fattore di crescita nei topi, impedendo il deterioramento delle cellule staminali. Si tratta tuttavia di un meccanismo da perfezionare, spiegano i ricercatori, dato che l'azione della molecola altera il processo evolutivo delle staminali, le quali a un certo punto perdono la loro capacità rigenerativa in maniera naturale.

La ricercatrice Irina Conboy ha spiegato che la nuova sfida degli scienziati sarà dunque quella di "ripristinare l'ambiente biochimico delle cellule staminali con una piccola quantità di sostanze chimiche, in modo da mantenerle giovani più a lungo e senza conseguenze".

Mani e cervello: incrociamo le dita per sentire meno dolore

Di Pierangelo Garzia
C’è una profonda ragione neuropsicologica per la quale ingannare e distrarre il cervello ci fa sentire meglio, o addirittura bene. Il farlo – attraverso ciò che ci piace, coltivando forme artistiche, praticando attività fisica, assistendo a spettacoli – è esperienza comune, è in grado di distoglierci e lenire il dolore fisico. Ancora più evidente la possibilità di ingannare il cervello, persino riguardo le sensazioni dolorose, attraverso le profonde e ramificate connessioni che il nostro sistema nervoso centrale e periferico intrattengono con le nostre mani. Che poi sono il principale strumento attraverso il quale interagiamo e agiamo sul mondo esterno. Con le quali conosciamo, trasmettiamo affetto, emozioni, ma pure sofferenza e dolore. Con le quali comunichiamo, persino quando non conosciamo una lingua.
Una recente ricerca, in cui compaiono due ricercatrici italiane (Angela Marotta ed Elisa Raffaella Ferrè dell’Institute of Cognitive Neuroscience, University College London, Londra), renderebbe forse ragione del perché incrociare le dita venga tradizionalmente considerato, in molte culture, benaugurante. Questo studio, in corso di pubblicazione su Current Biology, mostra che, incrociando le dita, inganniamo il cervello e la percezione del dolore, anche cronico, viene in taluni casi diminuita.
La ricerca si estende anche ad altre stimolazioni della mano, calde e fredde, e su come le percezioni della mano possano “interferire” con quelle dolorose del CurrentBiologycervello. Se rammentiamo la rappresentazione dell’homunculus somatesensoriale, ricorderemo l’estensione dedicata alla mano nel nostro cervello. E, anche in base a questa ricerca, abbiamo ragioni per riflettere sul perché, quando una persona è affranta o dolorante, ci venga istintivo prenderle la mano, tenerla tra le nostre, e accarezzarla dolcemente.

Mirtilli: un aiuto naturale per superare i traumi psicologici

Di  Claudio Schirru
Superare brutti ricordi ed esperienze traumatiche grazie ai mirtilli. Questo il suggerimento che arriva dal convegno Experimental Biology di Boston, dove i ricercatori dell’Università della Louisiana hanno evidenziato le proprietà benefiche per il morale di questo piccolo quanto prezioso frutto di bosco.
Lo studio condotto dai ricercatori statunitensi ha voluto verificare il possibile aiuto da parte dei mirtilli nel trattamento di una condizione che affligge circa l’8% della popolazione mondiale: il disturbo da stress post traumatico, in inglese nota come PTSD (Post Traumatic Stress Disorder).
Durante lo studio alcuni topi sono stati posti di fronte a una particolare fonte di stress, rappresentata da un gatto. Durante il mese seguente i roditori sono stati divisi in tre gruppi, due con problemi di PTSD e un terzo non affetto: il primo gruppo è stato nutrito per un mese con l’integrazione di mirtilli, gli altri due con una normale dieta controllata.
Il primo gruppo avrebbe mostrato reazioni migliori in seguito a un successivo nuovo incontro con il gatto, merito secondo i ricercatori della stimolazione, da parte degli antiossidanti contenuti nei mirtilli, dei livelli di serotonina o anche noto come ormone del buonumore. Positivo in merito ai risultati dello studio il giudizio espresso da Graziano Pinna, esperto della University of Illinois di Chicago:
Benché preliminare, lo studio è interessante perché indica una via alternativa agli antidepressivi nella terapia del disturbo post traumatico. Oggi è di vitale importanza la ricerca di nuovi farmaci o supplementi per facilitare, velocizzare e soprattutto mantenere nel tempo i vantaggi terapeutici ottenuti con la psicoterapia.
Fonte: http://www.greenstyle.it/mirtilli-un-aiuto-naturale-per-superare-i-traumi-psicologici-145796.html

Primato italiano nelle nanoscienze: scoperto il diodo termico

nanosciences
Di Francesco Meneguzzo
Ricercatori dell’Istituto Nanoscienze del Consiglio nazionale delle ricerche (Cnr-Nano) hanno sviluppato un dispositivo in grado far fluire le correnti di calore in una sola direzione, realizzando l’omologo del diodo elettrico. La ricerca, pubblicata su Nature Nanotechnology, è il primo mattone di potenziali circuiti elettronici alimentati dal calore anziché dall’elettricità.
Uno dei mattoni fondamentali dell’elettronica, il diodo, ha quindi ora un equivalente termico, grazie alla collaborazione tra gli scienziati del Cnr-Nano di Pisa e quelli dellaScuola Normale Superiore, che ha sede nella stessa città toscana.
I ricercatori studiano da tempo la possibilità di controllare il calore analogamente alla corrente elettrica: si potrebbe immaginare, ad esempio, un computer costituito da un materiale in grado di trasmettere calore dall’interno verso l’esterno e di bloccarlo nel verso opposto, permettendo al sistema di raffreddarsi con estrema efficienza. Ora un simile effetto è stato ottenuto, a basse temperature, in un dispositivo basato sumetalli e superconduttori, da Francesco GiazottoMaria José Martínez-Pérez eAntonio Fornieri dei laboratori Nest di CnrNano e Scuola Normale. Lo studio – dal titolo “Rectification of electronic heat current by a hybrid thermal diode” è pubblicato sulla prestigiosa rivista Nature Nanotechnology.
A temperature prossime allo zero assoluto, circa -273°C [273 gradi sotto zero, ndt], il calore è trasmesso principalmente dagli elettroni anziché dalle vibrazioni del reticolo cristallino e quindi ‘governando’ gli elettroni si può controllare il flusso di calore”, spiegaGiazotto. “È quanto siamo riusciti a fare nel nostro circuito, in cui le correnti di calore scorrono preferenzialmente in un verso, ottenendo così un diodo termico, così chiamato in analogia al diodo elettrico dove la corrente viaggia ‘a senso unico’”.
Diodo_Termico_CnrNano
Immagine nanometrica d un diodo termico
Il cuore del diodo è composto da unelettrodo di materiale superconduttore combinato con un metallo che agisce come via di fuga termica. “A temperature criogeniche, il dispositivo trasmette calore quando una delle sue estremità viene scaldata, mentre disperde la maggior parte dell’energia termica attraverso la via di fuga quando è scaldato l’estremo opposto”, continua il ricercatore di Cnr-Nano. “Le misure mostrano che la corrente in un senso è 100 volte superiore a quella che fluisce in senso opposto: un’efficienza elevata, considerato che fino ad oggi il valore massimo era circa 1.4, ottenuto in sistemi di altro tipo a temperature maggiori”.
Il risultato si aggiunge ai precedenti ottenuti dal gruppo di Caloritronica coerente guidato da Giazotto, che conclude: “Il diodo termico è il primo mattone per creare circuiti caloritronici, l’equivalente termico dei circuiti logici elettronici, in cui l’informazione viene scambiata attraverso trasferimenti di calore invece che da segnali elettrici”.
Il diodo termico, come si è scritto, è composto anche da un elettrodo superconduttore. Cosa sono i materiali superconduttori e cos’è la superconduttività?
I superconduttori sono particolari materiali che, se raffreddati fino a temperature molto basse, e comunque al di sotto di una temperatura Tc, detta temperatura critica e caratteristica di ogni materiale, vedono bruscamente annullarsi la loro resistività elettrica.
Il fenomeno, scoperto nel 1911 da H. Kamerlingh Onnes, consiste in un brusco abbassamento della resistività elettrica di alcuni materiali (p. es. titanio, vanadio, niobio, stagno, niobio-alluminio, niobio-stagno, ecc.), detti perciò superconduttori, che ha luogo a temperature vicine allo zero assoluto.
Una corrente elettrica immessa in una spira superconduttrice scorre praticamente all’infinito e senza produrre calore. Un superconduttore può trasportare grandi quantità di corrente elettrica senza dissipare energia sotto forma di calore e una corrente elettrica immessa in un anello superconduttore può circolare per molti anni senza alcuna misurabile dissipazione.
superconductivity
Rappresentazione schematica del processo di superconduttività: distorsione del reticolo cristallino e formazione della coppia elettronica di Cooper
Alla base di questo straordinario fenomeno vi è un processo quantistico che consente agli elettroni che trasportano la corrente di muoversi tutti insieme(a coppie elettrone-elettrone: le coppie di Cooper) come se fossero una unica “macroentità”. Ogni coppia di Cooper può essere trattata come una singola particella con massa e carica pari al doppio di quella di un elettrone.
La superconduttività fu scoperta da H.K. Onnes nel mercurio nel 1911. Solo nel 1957 J. Bardeen, L.N. Cooper e J.R. Schrieffer riuscirono a formulare unateoria microscopica della superconduttività, basata sulla meccanica quantistica. Secondo tale teoria il moto di un elettrone di conduzione distorce leggermente il reticolo cristallino, facendo avvicinare gli ioni positivi più vicini al suo passaggio. Questasovradensità di ioni positivi causa l’ attrazione di un altro elettrone, e il risultato netto è una forza attrattiva tra elettroni, quindi la creazione di coppie di elettroni debolmente legati che si muovono insieme senza scambiare energia col reticolo.

Primato italiano nelle nanotecnologie: scoperta la termopotenza degli ossidi

Di Francesco Meneguzzo
Uno studio pubblicato il 27 marzo su Nature Communications, individua in alcuni ossidi artificiali la capacità di sfruttare in maniera mai rilevata finora l’effetto termoelettrico, cioè la proprietà che permette a un materiale di convertire il calore in energia elettrica.
La pubblicazione è frutto di una ricerca congiunta italo-svizzeracoordinata dal Consiglio nazionale delle ricerche – Istituto superconduttori, materiali innovativi e dispositivi (Cnr-Spin, Genova) e Istituto officina dei materiali (Iom, Cagliari) – e dall’Università di Genova, che ha visto la partecipazione da parte elvetica dell’Università di Ginevra.
Noto anche come “effetto Seebeck”, il potere termoelettrico permette di generare energia elettrica grazie a una differenza di temperatura tra due punti di un materiale: sebbene sia una proprietà osservabile in quasi tutti i materiali conosciuti, l’efficacia è relativamente debole e, sinora solo il 10% dell’energia dispersa in calore può essere recuperata.
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Termocoppie: schema generale (in alto) ed esempio commerciale (in basso)
L’effetto Seebeck è ampiamente utilizzato, per esempio, per la realizzazione delle termocoppie, in cui due giunzioni – o fili – costituiti da metalli differenti sono uniti in un punto: a qualsiasi data temperatura, ai capi delle due giunzioni si generano potenziali elettrici diversi ed è proprio la misura di questa differenza di potenziale, accurata e traducibile in un segnale elettrico, che – opportunamente trasformata secondo coefficienti noti – fornisce la misura della temperatura.
Lo studio italo-svizzero mostra che, ingegnerizzando le proprietà dei materiali su scala nanometrica (cioè appena oltre il livello molecolare, dell’ordine dei decimillesimi di millimetro o meno) si possono ottenerevalori record di termoelettricità a basse temperature, aprendo la strada anche ad applicazioni di potenza.
Se fino ad oggi, infatti, la scarsa disponibilità di materiali ad alto coefficiente di conversione energetica ne ha limitato l’utilizzo ad alcuni specifici settori, come quello delle sonde spaziali o alcune particolari tipologie difrigoriferi per vini, in futuro disporre di una nuova classe di materiali altamente performanti ed economici potrebbe estenderne significativamente l’uso in ambito industriale, migliorando la resa di dispositivi quali processori di computer e motori per auto.
La ricerca ha rivelato, in particolare, un grande potenziale per la famiglia degli ossidiche – oltre a presentare un elevato coefficiente di conversione energetica – sono in grado di sopportare temperature molto alte e non sono tossici. “Misure a bassa temperatura sull’interfaccia tra due ossidi isolanti ci hanno permesso di rivelare valori enormi di termoelettricità”, spiega Jean-Marc Triscone del Dipartimento di Fisica della materia quantistica dell’Università di Ginevra.
Si ricordi che gli ossidi sono composti chimici binari ottenuti dall’ossidazione dell’ossigeno su un altro elemento e sono estremamente diffusi sulla superficie terrestre quali costituenti base di molti minerali: per esempio, la magnetite è un ossido misto di ferro, la silice è un ossido di silicio.
SrTiO3
Struttura dell’ossido SrTiO3 (Titanato di Stronzio)
Lo studio, coordinato da Daniele Marré (Università di Genova e Cnr-Spin) ha avuto anche importanti ricadute per la comprensione delle proprietà fisiche di questi materiali: è stata rivelata infatti, in maniera del tutto sorprendente, lapresenza di elettroni intrappolati nel materiale. “Questo stato elettronico è stato cercato in sistemi artificiali per lungo tempo senza avere conferma sperimentale con altre tecniche”, aggiunge Ilaria Pallecchi (Cnr-Spin), che ha eseguito le misure, “e la sua interpretazione è stata resa possibile anche grazie al modello teorico sviluppato da Alessio Filippetti dell’Istituto officina dei materiali (Iom) del Cnr di Cagliari”.
Il fatto che i materiali utilizzati siano piuttosto comuni, facili da reperire ed economici, nonché conosciuti da lunghissimo tempo non deve sorprendere: le proprietà che emergono alla scala nanometrica, in cui gli effetti di superficie prevalgono su quelli di volume possono rivelarsi del tutto diverse da quelle dei materiali allo stato naturale, cioè macroscopico. Questa è l’essenza delle nanotecnologie.
La sfida futura sarà ottimizzare le proprietà di questi materiali in modo da realizzare strutture artificiali dotate di elevati coefficienti termoelettrici a temperatura ambiente e oltre.

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