“Nanobiomeccanica” è una parola usata relativamente raramente per descrivere la meccanica delle cellule viventi in azione. Il prefisso “nano” è un po’ una parola d’ordine, perché le scale di lunghezza rilevanti delle cellule viventi sono misurate in micrometri, non nanometri, sebbene alcune delle forze rilevanti si verifichino su scala nanometrica. Poiché le cellule sono gli elementi costitutivi di tutti gli esseri viventi, comprendere la loro nanobiomeccanica è utile per prevedere e analizzare le loro proprietà su macroscala.
Un ricercatore in nanobiomeccanica, Subra Suresh, scienziato dei materiali al MIT, è un pioniere nell’applicazione della misurazione su nanoscala alle cellule viventi. In un esperimento, ha misurato la differenza nelle proprietà fisiche tra globuli rossi sani e globuli rossi infettati da parassiti della malaria. Utilizzando minuscoli sensori in grado di misurare forze piccole come un piconewton (un trilionesimo di newton), Suresh ha determinato che i globuli rossi infetti dalla malaria erano 10 volte più rigidi dei globuli rossi sani, da tre a quattro volte più rigidi di quanto stimato in precedenza. La nanobiomeccanica di queste cellule è importante perché le cellule rigide possono ostruire i capillari, causando emorragie cerebrali.
I ricercatori sperano che la nanobiomeccanica ci aiuti a saperne di più su alcune malattie e a produrre nuovi trattamenti o cure per esse. La malaria è un bersaglio, altri sono la distrofia muscolare, le malattie cardiovascolari, il cancro del fegato e del pancreas e l’anemia falciforme. In ciascuna di queste malattie, le singole cellule mostrano cambiamenti nelle proprietà fisiche che possono essere teoricamente misurate per comprendere la malattia in modo più efficace.
La nanobiomeccanica può anche svolgere un ruolo nella progettazione di nuovi materiali o dispositivi su scala nanometrica destinati ad essere impiantati nel corpo umano, come pacemaker, arti protesici o impianti più futuristici come la sostituzione dell’ippocampo. Gli attuali impianti umani di solito non sono strutturati su nanoscala, poiché la nostra conoscenza di modelli vantaggiosi su questa scala è limitata a causa di indagini insufficienti. A lungo termine, i ricercatori sperano che la nanobiomeccanica possa essere utilizzata per creare impianti che si fondono così bene con il corpo umano che la possibilità di rigetto è vicina allo zero e gli impianti sono efficienti e naturali quanto gli organi stessi.