Il chip A9 della Apple, usato negli iPhone di ultima generazione, contiene più di tre miliardi di transistor. È un dato alquanto impressionante in sé, ma quando considerate il suo prezzo di circa 20 euro, diventa ancora più straordinario. Per decenni ormai l’industria dei chip è riuscita a offrire più funzionalità a prezzi sempre più bassi. Il nostro obiettivo è di portare le enormi potenzialità della tecnologia dei chip basati su silicio anche alle scienze della vita. Perché vorremmo farlo? Innanzitutto per rendere gli strumenti medicali più piccoli e meno costosi. Nel farlo, possiamo renderli alla portata dei consumatori.
Un laboratorio medico su chip
Un buon esempio di questo è il nostro progetto in cui integriamo un intero laboratorio medico su un chip che misura appena qualche cm2. Il chip sarà in grado di analizzare le molecole o le cellule contenute nei fluidi del corpo (Dna, proteine, virus, cellule ematiche, ecc.) in modo totalmente autonomo. Questo consentirà di condurre rapidamente test sofisticati in luoghi dove un tempo era impossibile: in corsia di un ospedale, presso lo studio di un medico e persino a casa del paziente. Ad esempio, i test del Dna potrebbero diventare di conseguenza comuni. Un secondo motivo per portare la tecnologia dei chip nel mondo delle scienze della vita è la possibilità di aumentare la velocità di funzionamento degli strumenti medicali. Immaginate di essere in grado di leggere (o sequenziare) il Dna usando un chip. Diventerebbe allora possibile integrare in una piccola area un grande numero di questi componenti usati per la sequenziazione, consentendo la realizzazione di sequenziatori di Dna ad alta velocità. Le società specializzate nella sequenziazione del Dna sono realmente convinte delle potenzialità della tecnologia su silicio. Ciò è dimostrato dalle collaborazioni che imec ha attualmente con queste compagnie (come quella con Pacific Biosciences).
I dispositivi citometrici
La tecnologia dei chip è anche di interesse per i dispositivi citometrici (in grado di contare e di esaminare le cellule): questo perché i dispositivi in sé possono essere resi più piccoli e più compatti (e quindi diventare più diffusi), oppure perché la loro velocità risulta aumentata. Contare ed esaminare le cellule potrebbe essere di grande importanza, per esempio, nel seguire un trattamento per la leucemia: si può usare un chip usa e getta per contare rapidamente il numero di cellule ematiche, di modo che il dottore possa informare il paziente sul posto in merito all’esito del trattamento. Un’altra applicazione è la terapia cellulare, in cui le cellule umane sono usate come medicine. Un rischio con questo trattamento è che potrebbero essere iniettate inavvertitamente delle cellule programmate in modo errato, che potrebbero portare alla formazione di tumori. I dispositivi citometrici sono necessari per essere in grado di controllare tutte le cellule che devono essere iniettate, prima che esse vengano somministrate al paziente. Grazie alla tecnologia microelettronica, ciò può essere fatto più velocemente, meglio, e anche a un costo inferiore. La tecnologia di microscopia senza lenti di Imec può inoltre essere estremamente utile anche in quest’ambito!
Un futuro miniaturizzato
Fino ad ora, abbiamo lavorato principalmente con tecnologie di chip “più datate” per le applicazioni per le scienze della vita sopra menzionate. Più nello specifico con la tecnologia da 0,18 e da 0,13 micrometri su wafer di silicio da 200 mm. Nel 2016 contiamo di compiere un passo avanti e di testare tecnologie di chip miniaturizzate. Attualmente, nessuno conosce che cosa queste tecnologie microelettroniche più avanzate potrebbero significare per gli strumenti medicali. Dopo tutto, se le “vecchie” tecnologie significano già una così grande rivoluzione per produttori di apparecchi, medici e pazienti, chissà dove ci porteranno le nuove tecnologie. Tenetele d’occhio!
