Dalle pareti cellulari alle dighe: i ricercatori dell'ETH studiano queste barriere
Elettronica, paesaggio, biologia: le barriere influenzano tutti gli ambiti della nostra vita. Ecco perché all'ETH di Zurigo se ne occupano diverse discipline di ricerca.
Perché le dighe si rompono
Nel 2019 è scoppiata la diga di un bacino di decantazione di una miniera di ferro brasiliana, con conseguenze devastanti per le persone e l'ambiente. Per molto tempo non è stato chiaro come sia potuta avvenire la frana di Brumadinho. Il bacino non era stato riempito di nuovi sterili, come vengono chiamati i residui a grana fine della lavorazione del minerale, per anni. I ricercatori dell'ETH sono riusciti a identificare un meccanismo fisico e altri fattori di influenza che spiegano il cedimento della diga. I loro modelli mostrano come superfici di scorrimento inizialmente piccole e poco appariscenti negli sterili si siano espanse orizzontalmente nel tempo. Questo ha messo in movimento gli strati di sterili e ha causato il cedimento della diga a causa del loro peso. In precedenza, i sistemi di monitoraggio tradizionali non erano in grado di prevedere tali cedimenti della diga. Il nuovo approccio aiuta a valutare il rischio dei bacini di sedimentazione.
"Globe" Un mondo senza barriere
Questo testo è stato pubblicato nel numero 24/03 della rivista l'ETH Il globo apparso.
Un'importante protezione
La pelle protegge il corpo dalla perdita di acqua e impedisce l'ingresso di allergeni e agenti patogeni. Malfunzionamenti o lesioni della pelle possono portare a gravi problemi medici. Il grande progetto interdisciplinare Skintegrity porta avanti la ricerca sulla pelle e le sue malattie dal 2016. Riunisce esperti che stanno sviluppando nuovi metodi per diagnosticare e trattare meglio ferite, infiammazioni e malattie della pelle. Anche scienziati, medici e ingegneri si formano a Skintegrity e possono applicare le conoscenze acquisite nella pratica. Selezionato originariamente come progetto faro di collaborazione dell'Hochschulmedizin Zürich nel 2016, Skintegrity è un'iniziativa di ricerca a livello nazionale dal 2020.
Una speranza per le malattie del cervello
I disturbi cerebrali come la depressione, l'ansia o l'epilessia hanno spesso origine in alcune regioni del cervello. I trattamenti non invasivi, come i farmaci, di solito non sono in grado di colpire in modo specifico queste regioni. Il professor Mehmet Fatih Yanik dell'ETH e il suo team hanno sviluppato una nuova tecnologia che permette di somministrare farmaci in modo controllato a specifiche aree del cervello utilizzando ultrasuoni focalizzati. I farmaci vengono consegnati al cervello su sponsor biologici e trasportati attraverso il sangue. Dopo essere stati rilasciati dagli sponsor, i farmaci attraversano la barriera emato-encefalica. Questa barriera organica, che protegge il cervello da tossine o agenti patogeni, non viene intaccata. Il nuovo metodo potrebbe portare a una svolta nel trattamento delle malattie cerebrali.
Cellule come computer
Un giorno le cellule saranno dotate di programmi genetici artificiali che funzionano in modo simile ai sistemi di commutazione elettronica. Queste nuove cellule programmate potrebbero svolgere importanti compiti medici nel nostro corpo. Ad esempio, utilizzando cellule immunitarie modificate per combattere le cellule tumorali. Poiché le cellule tumorali hanno caratteristiche genetiche diverse, il programma dovrebbe essere strutturato come segue: "Combatti una cellula se è del tipo X o Y o Z". In matematica e in elettronica, questa funzione è nota come porta OR. L'elaborazione delle informazioni cellulari è destinata principalmente all'uso nella diagnostica e nella terapia medica. I ricercatori del Dipartimento biosistemi potrebbero muovere i primi passi con una cellula umana di questo tipo già nel 2021.
Membrana tessile priva di sostanze tossiche
Le giacche da pioggia traspiranti e impermeabili sono dotate di membrane. Chi siamo è dotato di minuscoli pori che permettono il passaggio di gocce di vapore, come quelle prodotte dalla sudorazione, ma non di gocce d'acqua molto più grandi. Tali membrane contengono spesso composti di fluoro, dannosi per l'ambiente e per la salute. Mario Stucki voleva cambiare questa situazione: Durante i suoi studi all'ETH di Zurigo, ha sviluppato una membrana ecologica che non contiene composti di fluoro. L'idea gli è venuta nell'ambito della sua tesi di Master nel gruppo di Wendelin Stark, professore di Ingegneria dei materiali funzionali all'ETH di Zurigo. Stucki ha portato avanti questa visione nella sua tesi di dottorato e successivamente come idea imprenditoriale. Insieme ad Anna Beltzung, ha fondato l'ETH spin-off Dimpora. Il loro ultimo sviluppo: una membrana basata sull'olio di ricino anziché sul petrolio grezzo.
Meno dispersione urbana
Nuovi quartieri residenziali, superfici impermeabilizzate, aumento del traffico: l'espansione urbana e la frammentazione del paesaggio creano sempre più barriere insormontabili per piante e animali in Svizzera. Uno sviluppo sostenibile del territorio e del paesaggio, soprattutto in vista delle generazioni future, richiede un equilibrio tra i tre aspetti fondamentali dell'economia, dell'ambiente e delle questioni sociali. L'Istituto per lo sviluppo del territorio e del paesaggio dell'ETH di Zurigo e i suoi tre gruppi di ricerca si sono posti il compito di comprendere la crescente complessità dell'interazione tra questi aspetti. I ricercatori vogliono identificare i modi per raggiungere uno sviluppo sostenibile, al fine di frenare l'avanzata dell'espansione urbana o il traffico eccessivo nelle conurbazioni e nelle aree di transito.