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venerdì 24 settembre 2010

Raggi-X: nuova tecnica vede dettagli da 100 nanometri

Martin Dierolf e un team di scienziati tedeschi e svizzeri hanno perfezionato le tecniche a raggi-X per ottenere risoluzioni molto più elevate di quelle delle strumentazioni tradizionali. La nuova tecnica consentirebbe di ottenere immagini di variazioni strutturali ossee piccole fino a 100 nanometri di diametro, circa le dimensioni di un virus di media grandezza.

Le apparecchiature a raggi-X tradizionali, come quelle utilizzate negli ospedali, sfruttano i raggi-X per ottenere delle immagini del tessuto osseo. Il potere risolutivo di queste macchine è aumentato dalla prima applicazione pratica dei raggi-X, soprattutto grazie all'utilizzo di acceleratori di particelle che consentono di ottenere radiazioni più potenti e penetranti.

Un acceleratore di particelle che emette raggi-X tuttavia non è sfruttabile sugli esseri umani, ma solo nella ricerca microscopica dei materiali troppo spessi per essere analizzati con un miscroscopio elettronico.
Ad aggiungersi a questo, c'è il problema della difficoltà nella manipolazione dei raggi-X, difficili da focalizzare anche sfruttando l'uso di lenti correttive.

Sembra però che fino ad ora si sia sbagliata tecnica, e limitate le capacità dei raggi-X per una questione di approccio non corretto al problema della risoluzione. I raggi-X producono immagini dele ossa in base all'assorbimento dei raggi stessi da parte del tessuto osseo.
Quello che invece ha fatto Dierolf è ribaltare la tecnica: si è focalizzato su come i raggi-X vengano rifratti o deviati durante l'attraversamento di diversi tipi di materiali, ottenendo una risoluzione maggiore di quanto possibile finora.

Dierolf si è liberato delle lenti collettive, e ha "sparato" raggi-X attraverso un foro, raccogliendo ed analizzando i raggi-X deviati dopo l'attraversamento di un campione.
Attraverso i dati ottenuti, si è costruito un software che ha creato un modello 3D del campione, calcolando la traiettoria dei raggi-X deviati.

"E' come ricostruire una tazza rotta facendo girare il filmato all'indietro, e facendo quello si vede come i raggi-X abbiano reagito all'attraversamento del campione" spiega Henry chapman dell' Università di Amburgo.
Il prototipo della nuova macchina a raggi-X è stato testato a Zurigo, al sincrotone Swiss Light Source, e si è ottenuta un'immagine estremamente dettagliata: mostra infatti le cavità in cui gli osteociti risiedono, cavità di soli 100 nanometri di diametro.

Le applicazioni pratiche potrebbero essere molto utili, soprattutto in campo medico dove, come spiega Pierre Thibault della Technical University di Monaco, potrebbero consentire di studiare più a fondo malattie ossee. "Il nostro metodo non è molto adatto agli ospedali, e non sono sicuro che sia ciò a cui puntiamo. Sarebbe più indicato per studi pre-clinici alla ricerca, ad esempio, dell'inizio di osteoporosi a livello nanometrico, per vedere cosa accade alle cellule delle ossa. E' qualcosa che faremo nei prossimi mesi".

Non solo medicina e ricerca tuttavia, ma anche ingegneria dei materiali: "Si possono osservare leghe, come si combinano due metalli diversi su scala nanometrica, perchè si ha una risoluzione talmente buona per quanto riguarda le densità da poter distinguere i due metalli nella lega, e controllare fratture all'interno dei materiali e vedere cosa accade".


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