La contrazione dei muscoli telecomandata con la luce

La contrazione dei muscoli può essere telecomandata con la luce grazie all'interruttore molecolare Ziapin2, brevettato dall'Istituto italiano di tecnologia e dal Politecnico di Milano: i risultati dello studio, com/articles/s41565-019-0632-6">pubblicati sulla rivista Nature Communications Biology, aprono una via alternativa alla stimolazione elettrica usata in ambito clinico su persone colpite da malattie come ictus e Parkinson, e in futuro potrà portare a controllare i movimenti dei robot ibridi, costituiti da componenti artificiali e biologiche.

Brevettata nel 2018 e presentata per la prima volta nel 2020 su Nature Nanotechnology, la molecola Ziapin2 è un fototrasduttore, ovvero è capace di assorbire la luce trasformandola in segnale elettrico. Già sperimentata per attivare i neuroni, in questo nuovo studio è stata somministrata a cellule muscolari scheletriche (quelle responsabili della contrazione volontaria dei muscoli) fatte crescere in laboratorio. Quando le cellule sono state illuminate, la luce assorbita è stata tradotta in elettricità inducendo delle contrazioni.

I ricercatori coordinati da Guglielmo Lanzani, responsabile dell'Unità Nanomaterials for Energy and Lifescience dell'Iit, hanno confrontato la stimolazione luminosa con quella elettrica, individuando vantaggi dall'uso della fotostimolazione soprattutto per il trattamento di pazienti sul lungo periodo. L'utilizzo prolungato nel tempo degli elettrodi, infatti, può portare alla degradazione dei tessuti del paziente e degli elettrodi stessi, da cui deriva una diminuzione dell'efficacia del trattamento. La fotostimolazione, invece, offre maggior versatilità (perché la luce può essere somministrata da remoto senza contatto), maggior precisione (perché è possibile un'elevata selettività spazio-temporale), minor invasività e tossicità.

Per queste promettenti caratteristiche, la fotostimolazione delle cellule potrebbe essere utilizzata in futuro soprattutto in cardiologia, nella riabilitazione muscolare, per la cura dei pazienti affetti da degenerazioni neuronali ma anche nel campo dei robot ibridi, da impiegare in esplorazioni ambientali o applicazioni mediche e in ambito protesico.