percorso di Marco Capogni
La discontinuità della natura sancita dal “quanto elementare di azione di Planck” ha dato anche origine a un progresso notevole nell’ambito della medicina. Nuove tecniche diagnostiche sono state sviluppate grazie alla natura corpuscolare della luce e dei fotoni energetici emessi nelle transizioni atomiche e nucleari. Dai lavori pioneristici di Wilhelm Conrad Röntgen (Lennep, 1845 – Monaco di Baviera, 1923) sui raggi X, con cui egli ottenne la prima radiografia della mano di sua moglie (Fig. 22), si è arrivati ad utilizzare l’annichilazione elettrone-positrone, quindi materia-antimateria, direttamente in reparti di medicina nucleare mediante sistemi di imaging che fanno uso della Positron Emission Tomography (PET) (Fig. 23). 
fig. 22, Radiografia della mano di Anna Berta Röntgen
Particolari sostanze, note come radio-farmaci (quale ad es.[18F]FDG) e costituite da radionuclidi emettitori di positroni (β+) (es.18F) legati a particolari vettori biologici (quale il fludeossiglugosio), vengono iniettate nel corpo umano per eseguirne una mappatura e quindi individuare in esso eventuali zone colpite da un tumore. L’uso di tali tecniche per scopi umani comporta ovviamente un rigoroso controllo dell’attività del radio-farmaco somministrato ai pazienti e quindi un’accurata misura della sua radioattività [24], che richiede competenze proprie di Istituti Metrologi Primari che operano nel settore delle radiazioni ionizzanti (quale l’Istituto Nazionale di Metrologia delle Radiazioni Ionizzanti (INMRI) dell’ENEA).
fig. 23, Funzionamento di un tomografo PET (@Asimmetrie - Cuicchio)
Lo studio delle caratteristiche del nucleo dell’atomo, delle sue proprietà di spin e dell’accoppiamento tra il momento magnetico \(\vec{\mu}\) associato a tale spin con un campo magnetico esterno \(\vec{B}\) [25], ha dato luogo nelle scienze di base (fisica, biologia, chimica, geologia e scienze naturali) a tecniche spettroscopiche di rilievo per lo studio della materia e ad applicazioni nella medicina con lo sviluppo di tecniche diagnostiche di risonanza magnetica nucleare (RMN). La RMN costituisce anch’essa una tecnica diagnostica di imaging che consente, a differenza delle altre tecniche di cui sopra, lo studio di tessuti molli e la loro discriminazione grazie proprio allo spin dei protoni o nuclei di atomi di idrogeno presenti nel tessuto umano che è costituito per lo più di acqua.
Lo sviluppo di tutte queste attività si è avuto parallelamente e quindi è strettamente correlato al progresso promosso dalle ricerche di base nel settore dei rivelatori (e dell’elettronica annessa) per la fisica dei nuclei e delle particelle e più in generale di radiazioni, di nuove molecole organiche per nuovi radio-farmaci e di tecniche di ricostruzione di immagini attraverso complessi algoritmi (sviluppati grazie anche agli avanzamenti nel settore dell’informatica). Tutte queste attività in Italia vengono condotte in Enti di Ricerca Pubblici, principalmente in: INFN, ENEA, CNR, ISS, ognuno per i settori di propria competenza, dando luogo anche a collaborazioni con strutture private del tessuto industriale del Paese e contribuendo così al suo sviluppo attraverso un processo di sinergia e trasferimento tecnologico.
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| fig. 24, Risonanza Magnetica Nucleare (RMN) | |