Smart City

Immaginate ombrelloni, cofani e giubbotti fotovoltaici. Immaginate, in buona sostanza, di poter spalmare su qualunque superficie, rigida o flessibile, piatta o curva, una sottilissima pellicola capace di produrre energia elettrica con la luce del sole.
Questa prospettiva si chiama fotovoltaico organico e da anni è un vero rompicapo per ricercatori in tutto il mondo. Infatti, fra le possibili alternative al silicio, il fotovoltaico organico è quello che sulla carta offre i maggiori vantaggi: è a bassissimo impatto ambientale, facile da produrre e da smaltire. Ma è anche il più complesso: la fisica dei composti organici, infatti, è molto più varia e complicata di quella dei composti minerali, come il silicio, e presenta una gran numero di problemi irrisolti. La notizia è che uno studio recentemente pubblicato su Nature Communications da scienziati del Politecnico di Milano e dell'IFN-CNR ha permesso di far luce su alcuni meccanismi prima ignoti, che offrono un criterio fondamentale per guidare lo sviluppo di questa tecnologia in futuro.

Si chiamano Responsive polimers e sono materiali capaci di cambiare forma reagendo a uno stimolo esterno. Ispirati a oggetti come le pigne, che pur essendo materia morta sono capaci di aprirsi e chiudersi rispondendo a stimoli quali il calore e l'umidità, i responsive polimers sono materiali che incorporano la capacità di eseguire un compito se vengono scaldati, bagnati, illuminati o altro, a seconda dei casi, e possono dare vita a oggetti capaci di eseguire un movimento senza bisogno di motori, riserve di energia, circuiti di controllo o altro.
Materiali di questo tipo, che per di più possono essere biodegradabili, possono trovare applicazioni in robotica, nello spazio, nel monitoraggio ambientale, in medicina e in farmacologia, solo per citare alcuni esempi.

Li hanno chiamati sferoidi, ma il nome non gli rende giustizia, infatti sono più dei mini-organi cibernetici costituiti da un piccolissimo dispositivo elettronico avvolto in un gomitolo di cellule nervose, ciò che li rende simili a dei micro cervelli con un cuore di silicio.
Sono stati ottenuti in Italia dal gruppo Microtechnology for Neuroelectronics dell'Istituto Italiano di Tecnologia (Iit) che li ha descritti in un articolo pubblicato su Advanced Biosystems nel quale si ipotizza un loro futuro utilizzo in campo medico o nella cibernetica. Come vedremo, infatti, tra il microchip e le cellule nervose che lo circondano si instaura un dialogo, che il microchip ritrasmette all'esterno. Ciò permette di utilizzare gli sferoidi in vari modi: come cavie in miniatura per testare farmaci, o come "microspie" per monitorare parametri biologi all'interno di un essere vivente.
Ospite Lidia Giantomasi, ricercatrice del gruppo Microtechnology for Neuroelectronics dell'Istituto Italiano di Tecnologia

Arriva il primo robot personal trainer. Si tratta di un robot umanoide capace di seguire e consigliare una persona durante una sessione di allenamento sportivo a corpo libero. L'idea è stata sviluppata nell'ambito del progetto "AI empowered hardware for fitness applications", condotto da un team di studenti dell'Alta Scuola Politecnica dei Politecnici di Milano e Torino, un percorso parallelo alla laurea che coinvolge alcuni degli studenti più brillanti dei due atenei.
Sviluppato a partire da Pepper - una piattaforma robotica umanoide tra le più diffuse, che ricorda un bambino - il robot personal trainer è in grado di contare gli esercizi e di controllare che vengano svolti in modo corretto.
Tra gli esiti del progetto, la decisione da parte di alcuni membri del giovane team di sviluppatori di fondare una startup, Gymnasio, per far tesoro delle competenze acquisite e riversarle nel campo del cosiddetto home fitness.

La crisi Covid, con tutta la sua drammaticità, si sta tuttavia dimostrando una straordinaria palestra per sviluppare nuovi approcci e nuovi strumenti per combattere, se non questa, future epidemie, e tra questi anche nuovi algoritmi (uno l'abbiamo raccontato ieri sera) utili per affrontare il fenomeno delle varianti virali.
Questa sera andiamo a Trieste dove è stato messo a punto un algoritmo che consente di prevedere quali varianti di un virus potrebbero manifestarsi ancor prima che queste compaiano. Grazie a questo algoritmo il team aveva previsto, già lo scorso dicembre 2020, oltre una ventina di varianti, tra cui le ben note varianti inglese e sudafricana. Prevedere in silico le possibili varianti di un virus, in questa o in altre epidemie, può essere di grande aiuto permettendo, per esempio, di progettare vaccini e farmaci (tra cui anche i famosi anticorpi monoclonali) meno sensibili alle varianti e quindi migliori.

Sebbene le procedure di tracciamento digitale, anche a causa della scarsissima adesione degli italiani, non abbiano fin qui funzionato, le data Science, con la loro capacità di analizzare grandi moli di dati, hanno ancora molte frecce al loro arco.Per esempio nuovi studi frutto della collaborazione tra Università di Milano-Bicocca e Istituto di Bioimmagini e Fisiologia Molecolare del CNR hanno mostrato come sfruttare i dati di sequenziamento dei campioni virali per migliorare il tracciamento dei contagi e identificare con  anticipo le varianti virali potenzialmente più pericolose presenti nella popolazione. Ogni individuo, infatti, si infetta ormai con un mix di varianti. Questo mix costituisce una sorta di impronta digitale che, pur con continue mutazioni, è possibile seguire come un filo rosso per ricostruire la diffusione di un contagio.

Ne parliamo con Alex Graudenzi, ricercatore Istituto di Bioimmagini e Fisiologia Molecolare del Consiglio Nazionale delle Ricerche (IBFM-CNR)

Super efficienti e resistenti alle alte temperature: sono i LED nanotecnologici messi a punto da un team internazionale composto da ricercatori dell'Università di Milano-Bicocca e dell'Università cinese Jiao Tong di Shanghai che li hanno descritti in un articolo su Nature Photonics.
Moltissimi dispositivi elettrici ed elettronici soffrono, per così dire, il caldo, cioè perdono progressivamente efficienza mano a mano che, anche col semplice funzionamento, si riscaldano,
Fin'ora questo problema si è rivelato particolarmente grave per le nuove generazioni di led organici su cui si sta lavorando, come quelli alle perovskiti: super-sottili, estremamente facili da produrre, luminosi ed efficienti perdono però efficienza in modo drastico non appena si scaldano un po'. Ora, però, gli scienziati italiani e cinesi hanno aperto la strada allo sviluppo di questi dispositivi, mostrando come risolvere il problema grazie a delle particolari nanoparticelle.

Ospite Sergio Brovelli, Prof. del Dipartimento di Scienza dei Materiali di Milano-Bicocca

Cornea, tessuti ossei, pelle (ma ancora priva di un optional fondamentale come le ghiandole sudoripare): sono tra i principali esempi dei successi della medicina rigenerativa, quella branca della medicina che, in prospettiva, punta a creare organi di ricambio per sostituire quelli danneggiati.
Seppure, come abbiamo visto ieri, per organi come il cuore questo obiettivo rimanga lontano, il bioprinting lo ha reso meno esoterico. Come vedremo in questa puntata, infatti, la stampa 3D applicata ai tessuti viventi permette oggi di creare mini organi utili, prima di tutto, ad analizzare in vitro l'effetto dei farmaci su un intero organo e, in secondo luogo, a condurre studi di tossicità altrimenti impossibili in relazione a vari fattori di inquinamento ambientale.

Pochi filoni della ricerca scientifica nutrono l'immaginario collettivo sul futuro quanto la medicina rigenerativa, quella branca della medicina che si occupa di ricostruire tessuti e, in prospettiva, organi danneggiati, e che promette un giorno di metterci a disposizione un ventaglio di "pezzi di ricambio" indistinguibili dall'originale, per sostituire quelle parti del corpo che l'età, una malattia o qualche incidente possono aver compromesso.
La bio-fabbricazione, in particolare, è un'arte alquanto sofisticata: bisogna convincere alcune cellule progenitrici prelevate da un paziente a differenziarsi e disporsi ordinatamente formando tessuti e organi grazie a un mix di segnali chimici, stimoli fisici e giochi di geometria. I progressi sono lenti in questo campo, ma di recente l'avvento della stampa 3d ha dato un grosso impulso.

Sono animali, ma si possono trapiantare come le piante: sono i coralli e questa loro peculiarità potrebbe offrire un appiglio decisivo ai ricercatori per sviluppare strategie di ripopolamento delle barriere coralline minacciate dal riscaldamento globale.
Delle barriere coralline sappiamo che sono ecosistemi tanto stupefacenti quanto fragili, in particolare quelli delle isole Maldive, col cui governo collabora da anni l'Università Milano Bicocca.
Tra le sperimentazioni svolte dai ricercatori milanesi si contano l'allevamento di coralli e la selezione dei coralli più resistenti alle alte temperature. Normalmente, infatti, questi piccoli animali muoiono se la temperatura dell'acqua supera i 30 gradi, cosa che accade sempre più spesso. Alcuni, tuttavia, tollerano temperature superiori: da questi super-coralli si potrebbe partire per ripopolare le barriere coralline più colpite.