Due ricercatori IIT tra gli esperti mondiali coinvolti nell’articolo di Nature Photonics in cui si tracciano le linee guida della microscopia Brillouin
Giancarlo Ruocco, coordinatore del Center for Life Nano- & Neuro-Science dell’Istituto Italiano di Tecnologia (IIT) a Roma, e Claudia Testi, ricercatrice IIT presso lo stesso Centro, sono tra gli esperti mondiali che hanno contribuito alla redazione del Consensus, un documento pubblicato dalla rivista scientifica Nature Photonics, per descrivere lo stato dell’arte della microscopia Brillouin. Questa tecnica non invasiva consente per la prima volta di analizzare le proprietà meccaniche delle cellule e dei tessuti biologici con elevata precisione e, in futuro, potrebbe essere impiegata anche per la diagnosi precoce di malattie neurodegenerative e del neurosviluppo.
Il Consensus è un particolare tipo di articolo scientifico redatto da un gruppo di esperti internazionali di alto livello, con l’obiettivo di sancire la maturità scientifica di un campo di ricerca e di stabilire un’opinione condivisa all’interno della comunità scientifica. A differenza dei classici articoli di ricerca, un Consensus non presenta nuovi risultati di esperimenti, ma definisce i confini, le regole, le applicazioni e i requisiti tecnici fondamentali di una tecnica d’avanguardia, ponendo le basi per il suo riconoscimento ufficiale e il suo sviluppo futuro.
Nel caso della microscopia Brillouin questa pubblicazione rappresenta un passaggio chiave per la tecnica. Per la prima volta, vengono fissati i requisiti minimi che uno strumento deve possedere per essere considerato un vero microscopio Brillouin, vengono chiarite le possibili applicazioni e individuate le sfide scientifiche ancora aperte, nonché le direzioni prioritarie per la ricerca e l’innovazione tecnologica.
Il nome della tecnica deriva dal fisico francese Léon Brillouin, che nel 1921 descrisse per la prima volta l’effetto Brillouin, oggi alla base di questa innovativa forma di microscopia. In realtà lo stesso fenomeno era già stato osservato nel 1920 dal fisico sovietico Leonid Isaakovič Mandel’štam, il cui lavoro, però, fu pubblicato esclusivamente su una rivista scientifica russa, rimanendo inizialmente sconosciuto al resto della comunità internazionale. Solo dal 2010 l’effetto Brillouin è stato applicato concretamente allo sviluppo di una nuova tecnica: la microscopia Brillouin.
La microscopia Brillouin è una tecnica ottica non invasiva che consente di analizzare le cellule senza alterarne la struttura o interferire con i loro processi biologici. Grazie alla capacità di rilevare con estrema precisione proprietà meccaniche fondamentali come elasticità, rigidità e viscosità, questa tecnologia permette di osservare il comportamento delle cellule in vivo e in tempo reale. Le immagini offrono un livello di dettaglio tale da rendere possibile lo studio dei cambiamenti meccanici associati a processi fisiologici e patologici. Questo approccio apre nuove strade nella comprensione di malattie del neurosviluppo come la sindrome di Kabuki, e neurodegenerative, come Alzheimer, Parkinson, demenza senile e Sclerosi Laterale Amiotrofica (SLA), fornendo informazioni preziose per la diagnosi precoce e la definizione di strategie terapeutiche più mirate ed efficaci.
“Lavoriamo da molti anni su questa tecnica, e oggi siamo particolarmente felici perché ha finalmente ottenuto il riconoscimento che merita – ha dichiarato Claudia Testi, ricercatrice del Center for Life Nano- & Neuro-Science IIT di Roma – Le sue potenzialità sono enormi e aprono scenari completamente nuovi per la ricerca e la diagnostica biomedica. C’è ancora molto lavoro da fare, ma continueremo a essere in prima linea per portare avanti l’avanzamento di questo campo”.
“Essere stati coinvolti, a livello internazionale, tra gli autori di questo articolo consensus è per noi motivo di grande soddisfazione – ha dichiarato Giancarlo Ruocco, Coordinatore del Center for Life Nano- & Neuro-Science dell’IIT di Roma – Si tratta di un importante riconoscimento del lavoro svolto dal nostro centro e, più in generale, da tutto l’Istituto Italiano di Tecnologia”.
Tutti gli enti che hanno partecipato sono:
- Center for Anatomy and Cell Biology, Medical University of Vienna, Austria
- Cell Biology and Biophysics Unit, European Molecular Biology Laboratory, Heidelberg, Germany
- Fischell Department of Bioengineering, University of Maryland, USA
- Specto Srl., Milan, Italy
- CNR – Istituto Officina dei Materiali (IOM), Unità di Perugia, Italy
- LightMachinery Inc., Canada
- Laboratory of Measurement and Sensor System Technique (MST), TU Dresden, Germany
- Institut Lumière Matière, UMR5306 Université Lyon 1-CNRS, Université de Lyon, 69622 Villeurbanne Cedex, France
- Dipartimento di Fisica e Geologia, Università di Perugia, Italy
- Max Planck Institute for the Science of Light, Erlangen, Germany
- Department of Biology, Norwegian University of Science and Technology, Trondheim, Norway
- Hannover Centre for Optical Technologies, Leibniz University Hannover, Germany
- CellSense Technologies GmbH, Berlin, Germany
- Departement of Electronics, Carleton University, Canada
- School of Mathematical and Physical Sciences, University of Technology Sydney, Australia
- Department of Chemistry, University of California Davis, USA
- Optics and Photonics Group, Faculty of Engineering, University of Nottingham, United Kingdom
- Discipline of Mechanical, Manufacturing and Biomedical Engineering, Trinity College Dublin, Ireland
- Department of Bioengineering, Imperial College London, United Kingdom
- CREST Optics S.p.A., Rome, Italy
- German Center for Lung Research (DZL), Heidelberg, Germany
- Center for Life Nano- & Neuro-Science, Istituto Italiano di Tecnologia, Rome, Italy
- The Table Stable Ltd., Mettmenstetten, Switzerland
- School of Physical and Mathematical Sciences (SPMS), Nanyang Technological University, Singapore
- Lee Kong Chian School of Medicine, Singapore Centre of Environmental Life Sciences Engineering (SCELSE), Nanyang Technological University, Singapore
- Institute for Digital Molecular Analytics and Sciences (IDMxS), Nanyang Technological University, Singapore
- Department of Biomedical Engineering, Texas A&M University, USA
- Department of Electrical and Computer Engineering, Texas A&M University, USA
- Department of Physics and Astronomy, Texas A&M University, USA
- Harvard Medical School and Massachusetts General Hospital, USA
- Department of Biomedical Engineering, Wayne State University, USA
- Department of Physics and Astronomy, University of Exeter, Exeter, United Kingdom
- Biomedical Engineering Department, Ben-Gurion University of the Negev, Israel
Per approfondimenti: https://www.nature.com/articles/s41566-025-01681-6
