scienza in pubblicità

There was a time when to amplify DNA,
You had to grow tons and tons of tiny cells.

Then along came a guy named Dr. Kary Mullis,
Said you can amplify in vitro just as well.

Just mix your template with a buffer and some primers,
Nucleotides and polymerases, too.

Denaturing, annealing, and extending.
Well it’s amazing what heating and cooling and heating will do.

PCR, when you need to detect mutations.
PCR, when you need to recombine.
PCR, when you need to find out who the daddy is.
PCR, when you need to solve a crime.

Per scaricare la canzone potete andare qua: Scientists for better PCR, sito di una nota marca di prodotti da laboratorio.

Beauty and the science

Durante il periodo natalizio la programmazione televisiva propone spesso il cartoon della Disney del 1991, Beauty and the beast, ispirato a una fiaba popolare di storia antica e intricata, che racconta l'amore di una giovane figlia di nobile signore per un uomo dalle fattezze mostruose, il quale si scopre essere un principe vittima di un terribile incantesimo. L'amore di Bella riesce a restituire a Bestia il suo vero aspetto così che ... vissero felici e contenti. La morale, ben nota, è che non bisognerebbe fermarsi mai davanti alle apparenze poiché la bellezza è spesso nascosta e va ricercata con la pazienza e la forza dell'amore.

Crane, Walter. Illustration for Beauty and the Beast.
London: George Routledge and Sons, 1874.

Qualcuno penserà che è una storia un po' sdolcinata, poco adatta per ricercatori duri e puri. Gli scienziati  sono persone così insolite che paiono bestie! Ovviamente. Però qualcuno di noi trascorrerà le feste con i propri figli - sì, tra di noi ci sono papà con bimbi piccini - e un po' di dolcezza è d'obbligo. Almeno una volta l'anno. Inoltre la fiaba ci ricorda due grandi scienziati, uno è Ernst Mach, e l'altro è Richard Feynman (quest'ultimo, poi, era considerato molto carino da molte donne).

Mach una volta scrisse di scienza come di un amore struggente tra scienziato e verità: "Lo scienziato cerca la verità; io non so se la verità cerchi lo scienziato. Ma se così fosse, la storia della scienza rassomiglierebbe molto al convegno amoroso che tante volte ispirò poeti e pittori. Un alto muro di cinta chiude un giardino; da una parte di esso il giovine, la fanciulla dall'altra. Il giovine piange e piange la fanciulla. Entrambi aspettano ed entrambi non sanno di essere tanto vicini".

Feynman, invece, scrisse di scienza come di bellezza (e il testo Rosanna lo conserva scritto su un post-it appiccicato alla scrivania): "Ho un amico artista che alle volte dice cose con le quali non sono molto d’accordo. Magari raccoglie un fiore e dice: “Guarda com’è bello”, e sono d’accordo; ma poi aggiunge: “Io riesco a vedere che è bello proprio perché sono un artista; voi scienziati lo scomponete in tanti pezzi e diventa una cosa senza vita”, e, allora penso che abbia le traveggole. Per cominciare, la bellezza che vede lui è accessibile a chiunque e quindi anche a me, credo. Non avrò un senso estetico raffinato come il suo, ma sono comunque in grado di apprezzare la bellezza di un fiore. Per di più vedo nel fiore molte cose che lui non riesce a vedere. Posso immaginare le cellule, là dentro, e i complicati meccanismi interni, anch’essi con una loro bellezza. Non esiste solo la bellezza alla dimensione dei centimetri, c’è anche su scale più piccole, nella struttura interna, o nei processi. Il fatto che i colori dei fiori si siano evoluti per adescare gli insetti impollinatori, ad esempio, è interessante: significa che gli insetti vedono i colori. E allora uno si chiede: il senso estetico dell’uomo vale anche per le forme di vita inferiori? Perché è estetico? Domande affascinanti che mostrano come una conoscenza scientifica in realtà dilati il senso di meraviglia, di mistero, di ammirazione suscitati da un fiore. La scienza può solo aggiungere; davvero non vedo come e che cosa possa togliere."

Non rimane che augurare buone feste a tutti, pensando alla bellezza, alla scienza e all'amore.

dimensioni da record

Il cono del nostro dispositivo è un oggetto con dimensioni da record. Non lo scrivo tanto per dire, né per farci più belli di quanto siamo. Fino ad oggi nessun altro è riuscito a costruire un cono con una punta così piccola.  La cosa è unica. Altrimenti Nature Nanotechnology non gli avrebbe dedicato la copertina (così come Assange non sarebbe finito in copertina sul Rolling Stone e Zuckerberg sul Time).

Tanto per farci un'idea delle dimensioni: la punta piatta della mia matita è larga circa 2 millimetri, la punta del cono del nostro dispositivo è più piccola di 10 nanometri. Se volessi rendere la mia matita utile alla nostra ricerca, la dovrei tagliare in un milione di fettine tutte uguali. A parte che un milionesimo di matita non riuscirei a vederlo e nemmeno a prenderlo in mano, un milionesimo di matita non è più una matita, ma grafite che mostra la sua struttura molecolare (con cui potete giocare qui). La matita quindi non va bene, ma il cono sì.

Perché il cono deve avere una punta così piccola? Perché deve insinuarsi tra le molecole di composti come le proteine, in modo da comprendere di che molecole si tratta. In termini tecnici diremmo che ci serve per procurarci uno spettro Raman fortemente localizzato. In termini non tecnici e molto metaforici: ci serve un dito che faccia vibrare le molecole una ad una così da identificarle singolarmente nel gruppo.

Ma, attenzione, il cono non le tocca direttamente, se lo facesse le distruggerebbe. Dalla punta del cono esce una luce molto sottile che induce la vibrazione sulle molecole. Il nostro cono è attraversato da quello che Remo chiama "surface plasmon polariton", e che nella storia del progetto è il fenomeno che ha scaturito in Enzo l'idea iniziale.

Al polaritone dedicheremo un post tutto suo, che se lo merita, ma non oggi.

pazienza in tempo di vacanza

Mercoledì 8 era giorno festivo.

Eppure Franz, che è momentaneamente in UMG a Catanzaro, era in laboratorio.

Ieri Remo, il teorico del gruppo, ha rivelato che se Franz era in lab, in parte era anche colpa/merito suo.

Pare infatti che l'8 Remo abbia prodotto risultati di conti utili alla fabbricazione e utilizzo delle punte di Franz.

Franz e gli altri ricercatori di UMG sono ancora in laboratorio a verificare i conti di Remo.

Ci vorrà del tempo. E pazienza.

se guardo fuori: valpolcevera

cercando la nostra ricerca

Sculture nel Castello dei Pirenei

Subbia, mazzuolo, scalpello, sgorbia: arnesi per scultori che sbozzano le pietre e il legno. Elettroni e ioni ad alta velocità: arnesi per scultori che creano e modellano strutture piccolissime e così leggere che non cadrebbero a terra. Abbiamo fatto i calcoli, le nostre punte nanometriche pesano femto-grammi, cioè un biliardesimo, un milionesimo di un miliardesimo di grammo. In aria starebbero sospese. Magritte le avrebbe dipinte nel Castello dei Pirenei, anche se non si sarebbero viste.

All'inizio non c'è niente, solo lo spazio dentro cui vogliamo costruire e una base dove appoggiarci. E' una camera piccola, una scatoletta vuota, all'interno del microscopio a scansione elettronica. Vuota, senza aria, senza niente. Poi la riempiamo di un gas che è miscela di carbonio e platino e qui usiamo il nostro primo arnese: gli elettroni. Il microscopio a scansione elettronica infatti ci procura un raggio di elettroni molto veloci e direzionabili da fare scorrere dentro al gas. Le molecole colpite dagli elettroni cadono, una dopo l'altra sulla base, si depongono mentre le guidiamo spostando gli elettroni. Modelliamo il gas, lo riportiamo a terra nella forma che più ci piace e che ci serve. La struttura cresce. Facciamo la punta che poi leggerà la singola molecola biologica. Una punta di platino-carbonio, eccola ora c'è.

struttura di platino-carbonio

Ma non abbiamo finito. Dobbiamo ricoprirla con un metallo nobile: l'oro o l'argento. Prendiamo un po' di metallo, lo mettiamo a scaldare in una barchetta fino a quando non evapora. S'alza e espande come una nebbia in tutta la camera vuota, fino a cadere sulla punta. La punta si ricopre, ma il metallo ha ingrossato la forma. Prendiamo il secondo arnese: gli ioni, s'attaccano alle molecole di troppo e le staccano via, come uno scalpello. Togliamo metallo fino a quando la nostra punta non è pronta. Una punta con un'anima di platino-carbonio e una superficie d'oro o d'argento. La base misura 300 nm e si restringe salendo, è alta 2 micron, e in punta misura pochi nanometri.

siamo seri, non seriosi

no, il gergo no

Un post molto interessante e veloce su come raccontare la scienza a chi non sa, lo troviamo su Rangle, di Peppe Liberti. Consigliamo anche la lettura del post di Carl Zimmer, dove si trova l'elenco delle parole da evitare come per esempio: parametro, substrato, metodologia, nuovo, interazione.

Rangle: Le parole che non dovrei dirti: "Esattamente un anno fa Carl Zimmer, uno dei più importanti scrittori di cose di scienza, uno che scrive su robe tipo New York Times, National Geographic, Scientific American, autore di libri celebrati, ha pubblicato sul suo blog "The Loom" un post che contiene l'elenco delle parole che dovrebbero essere evitate da chiunque voglia scrivere di scienza con la speranza di farsi capire. "

Un po' di storia di SMD

"Qualche tempo fa iniziai ad appassionarmi di plasmoni di superficie", racconta Enzo Di Fabrizio, "e in seguito scoprii che era possibile costruire delle nanostrutture che permettevano di convogliare l'onda elettromagnetica in punti molto localizzati nello spazio. La mia esperienza di spettroscopista, mi suggerì che avrei potuto utilizzare i plasmoni di superficie e la nanostruttura per fare spettroscopia di un agglomerato piccolo di molecole."

Nel 2008 in un articolo pubblicato sulla rivista NanoLetters, Di Fabrizio e il gruppo di ricercatori da lui coordinato dimostrarono di avere realizzato un "nuovo dispositivo nano-ottico per il biosensing" capace di analizzare un numero di molecole che andava da 10 a 200.

"Scrivere quell'articolo fu veramente faticoso" ricorda Francesco De Angelis, oggi team-leader all'IIT; "eravamo a Catanzaro, da Pavia ci raggiunse anche Maddalena Patrini. Io, Enzo, Maddalena e Gobind ci rinchiudemmo per quattro giorni in ufficio, lavorando anche di notte per scrivere l'articolo. Dalla rivista ci arrivò un riscontro positivo, ma con la richiesta di altre misure, e siccome avevamo poco tempo fu un vero tour de force".
 

"Intanto" continua Di Fabrizio, "dialogando con medici e biologi, per esempio a Trieste con Vincent Torre a Catanzaro con Gianni Cuda, alcuni post-doc e dottorandi, ci venne l'idea di costruire un dispositivo che fosse utile alla ricerca biomedica. In biomedicina è infatti molto importante riuscire ad avere informazioni sullo stato chimico e strutturale delle molecole della vita, come proteine o DNA, soprattutto quando una loro variazione è legata all'insorgenza di patologie. L'idea innovativa fu allora quella di rendere un AFM, che è uno scanning probe morfologico, anche uno strumento ottico che dia informazioni chimiche". 

Mentre il gruppo di ricerca si estendeva coinvolgendo partner esteri e si trasformava in una richiesta di finanziamento alla Commissione Europea, il progetto proseguiva. “Il nostro obiettivo era quello di fare ricerca al livello delle ricerche pubblicate su Nature Nanotechnology” dice Francesco De Angelis, e infatti il gruppo italiano si misurò presentando un articolo alla rivista. "Fu faticoso anche quella volta, ma molto meno, grazie all'esperienza maturata con Nanoletters." 

La richiesta di finanziamento europeo venne accettato e la risposta positiva di Nature Nanotechnology arrivò proprio durante il kick-off meeting del progetto a Trieste, nell'estate 2009.

Nel gennaio 2010 Nature Nanotechnology dedicò sia la copertina che l'editoriale all'articolo. 

"Una tecnologia di questo genere" conclude Di Fabrizio, "potrà essere applicata alla diagnosi precoce di patologie come il cancro. La sensibilità dello strumento a poche molecole, permetterà il riconoscimento delle alterazioni molecolari legate all'espressione di una patologia, quando ancora le molecole sono poche e rare in un organismo sano".

Richard Feynman, una poesia

In una lecture intitolata il "valore della scienza", Richard Feynman osservava che la nostra cultura si sarebbe potuta dire una cultura scientifica quando un poeta avrebbe iniziato a cantare il mondo guardandolo con gli occhi di uno scienziato. E poiché lui era uno scienziato con animo poetico, scrisse questa poesia come esempio. La sua attenzione per le molecole, le strutture, e gli atomi richiama la lecture del 1959 quando immaginò per la prima volta il nanotech: "Ultimately, in the great future, we can arrange the atoms the way we want; the vary atoms, all the way down."

There are the rushing waves

mountains of molecules

each stupidly minding its own business

trillions apart

yet forming white surf in unison.

Ages on ages

before any eyes could see

year after year

thunderously pounding the shore as now.

For whom, for what?

On a dead planet

with no life to entertain.

SMD e l'intelligenza collettiva

Spesso le nanotecnologie sono indicate come una scienza rivoluzionaria per gli oggetti che produce e per i cambiamenti economici che può innescare, ma per il Professore Enzo Di Fabrizio, responsabile del settore Nanofabrication all'Istituto Italiano di Tecnologia e leader del progetto SMD, la rivoluzione nanotecnologica sta nel processo di produzione di conoscenza.

quando una nano-colonna diventa una nano-stella

Un giorno, qualche tempo fa, Paolo rispose a un giornalista che gli chiedeva cosa vedeva attraverso a un microscopio: "Un cielo pieno di stelle". Lui si riferiva agli organelli cellulari che galleggiano nel citoplasma scintillanti sotto la luce dello strumento, oggi noi usiamo la stessa metafora per questa nano-colonna riuscita male. L'immagine l'hanno acquisita Manola Moretti e Sergio Marras con uno Scanning Electron Microscope, durante una delle loro sessioni di imaging. Come dice Manola: "something went wrong in the lithographic steps and a pillar is not a pillar anymore". Poi l'abbiamo colorata di blu con il ritocco fotografico, and the pillar became a star!

creatività scientifica altrimenti detta "genius at work"

Lavagna di Enzo Di Fabrizio

Si fa tardi la sera

Giovedì, ore 20, dipartimento di Nanofabrication.

I corridoi sono silenziosi e vuoti, gialli al neon, gialli di piastrelle e pareti. La notte riempie i finestroni che affacciano sulla valle. Le porte di molti uffici sono chiuse; in quelli ancora aperti la lampada sulla scrivania illumina un angolo buio. Nel silenzio, il refrigeratore dei distributori automatici compie un ciclo di pompaggio. Alcuni ping di skype arrivano da un computer lasciato aperto. Il ronzio del neon pare forte a quest'ora.

Carla ha i capelli raccolti, cammina piano. Ha preso un tè alla macchinetta, saluta con voce delicata, cammina piano, pensierosa, lungo la linea che conosce a perfezione fino al suo ufficio. Remo entra e chiede con accento romagnolo: “Dov'è Enzo?”, “È andato” rispondo "un impegno in città", “No!” dice e se ne va a passo silenzioso. Voci arrivano dal corridoio, uno è Gobind, indiano, seguito da Francesco, calabrese. Discutono di misure, di tecniche “vuoi fare così...” e camminano a passi lunghi e spediti. 

L'inizio di un esperimento

Questo blog è un esperimento.

Quando Francesco ha saputo che lo avremmo fatto ha risposto: "Le energie si conservano, anche quelle mentali, utilizzatele bene!".

Enzo per contro dice che uno scienziato non è solo un tecnico, ma anche un pensatore.

Il nostro gruppo è pieno di saggi, questo è fuori di dubbio. Un motivo in più per stare qua.

E allora eccoci.