Protesi e Neuro protesi bioniche - Tesina

Liceo scientifico statale “Filippo Lussana”

Tesina di maturità

“Protesi e neuroprotesi bioniche, tra conquiste attuali e progetti futuri”

Francesco Tranquillo classe 5^G

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Con la conoscenza e l’amicizia della materia, della quale gli scienziati non possono

“Con la quale noi prepariamo la creazione dell’uomo meccanico

conoscere che le reazioni fisico-chimiche,

dalle parti cambiabili. Noi lo libereremo dall’idea della morte, e quindi dalla morte stessa,

suprema definizione dell’intelligenza logica.”

(da “Manifesto tecnico della letteratura futurista”, F. T. Marinetti, 11 maggio 1912)

Umberto Boccioni

“Forme uniche nella continuità dello spazio”

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Introduzione

Perché questa tesina

L’idea di questa tesina di maturità rispecchia quelle che sono le mie caratteristiche e i miei interessi. Ho sempre avuto una naturale propensione per la scienza e la tecnologia. Queste mie attitudini si sono sempre più rafforzate nel corso degli anni di liceo, e soprattutto negli ultimi tre, che ho avvertito come veramente importanti e decisivi per la mia strada. Perché questo argomento? Tutto nasce da una mia visione positivista per quanto riguarda lo sviluppo tecnologico e le potenzialità umane. Trovo affascinante il concetto di uomo che cerca di “aggiustarsi”, di perfezionarsi, di migliorare. Un miglioramento che, a parere mio, deve avere come scopo la salute dell’uomo. Un miglioramento dell’uomo di oggi per permettere alle generazioni successive di accrescere sempre di più la conoscenza umana e procedere oltre le:

“flammàntia moènia mùndi”

In questa tesina ho deciso di trattare il punto d’incontro tra la mia parte “scientifica”, abituata a ragionamenti astratti, a numeri, a schemi, e la mia parte “umana”, quella sempre pronta ad aiutare le persone, ad ascoltare chi ha un problema e ad entrare in empatia con chi soffre. Grazie a questa tesina ho scoperto anche molto di me stesso. Ho scoperto che la strada che ho percorso in questi cinque lunghi anni, fatta di interrogazioni e verifiche, di fatica e di sacrifici, è quella giusta. Buona lettura.

Perché Marinetti

Con la frase riportata nella pagina precedente, Filippo Tommaso Marinetti conclude il Manifesto tecnico della letteratura futurista. È proprio il Futurismo che incarna al meglio l’idea della mia tesina. L’idea della “collaborazione” tra l’uomo che, sebbene costituito da ingegno, intuito e intelligenza, non è immune da malattie e dalla morte, e la macchina, instancabile, dotata di una forza e resistenza superiori. Questa “collaborazione” la possiamo osservare anche nella vita quotidiana: quante volte abbiamo visto un anziano che cammina aiutandosi con un bastone da passeggio? Quante persone esistono che portano gli occhiali? Che cosa sono questi, se non esempi di integrazione tra uomo e macchina? Consideriamo inoltre quanti sono i compiti e i lavori che oggi si svolgono grazie all’uso di computer. Segni inconfondibili di come la tecnologia è diventata sempre più parte fondamentale della vita umana. Si pensi, per esempio, al fatto che oggi vengono usati tablet e altri dispositivi multimediali, anche in ambito scolastico.

Nonostante ciò, non sempre questa integrazione si esprime in termini vantaggiosi all’uomo. Pensiamo alle guerre. L’ultima guerra mondiale, per esempio, è stata quella dove vennero utilizzati, per la prima (e si spera ultima) volta, ordigni nucleari. La tecnologia è una potente risorsa che contraddistingue l’uomo come specie. Ma è chiaro che essa deve essere usata solo a scopo benefico. Non esiste, a parer mio, giustificazione per la progettazione di armi come quelle nucleari. Con questa mia tesina, voglio dimostrare che la tecnologia, applicata alla medicina, può portare a grandi cose, e chissà, magari anche a ciò che auspicava Marinetti nel lontano 1912.

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Indice

• Introduzione storica........................................................5
• L’uomo e la macchina. Nervi e circuiti........................................6
• Rischi, punti critici e benefici di queste tecnologie.......................9
• Le protesi dell’apparato visivo: l’Argus II.................................10
• Un esoscheletro per ogni evenienza: il Bleex...............................13
• Protesi transtibiali, transfemorali e la protesi del ginocchio............14
• “Oscar Pistorius e le cheetah: la fisica dello sport”.....................15
• “Di cos’è fatto?”: i materiali biocompatibili.............................17
• “Anche l’occhio vuole la sua parte!”......................................19
• Conclusioni, speranze e aspettative.......................................20
• Webgrafia e bibliografia..................................................21

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Introduzione storica: uomo e tecnologia

L’idea di applicare la tecnologia al servizio dell’uomo affonda le sue radici fin dagli albori della civiltà, circa 4 milioni di anni fa, prova ne sono i primi utensili e i rudimentali strumenti di caccia costruiti in legno, ossa e pietra che con il passare dei secoli sono stati sempre più elaborati e trasformati per soddisfare i bisogni e le necessità dell’uomo.

Un momento cruciale, successivamente, fu l’invenzione della macchina a vapore, in Gran Bretagna alla fine del XVIII secolo. Grazie a quest’ultima si avviò un esponenziale sviluppo economico (prima rivoluzione industriale) che dilagò in tutta Europa e che vide il suo culmine con la seconda rivoluzione industriale agli inizi del XX secolo. In questo periodo si collocano infatti alcune delle più grandiose e rivoluzionarie scoperte e invenzioni tecnico-scientifiche come, per esempio, la lampadina elettrica, il motore a scoppio, i pneumatici, l’automobile, il telefono e il grammofono. Strumenti che hanno radicalmente mutato le abitudini, i comportamenti e i modelli di consumo di centinaia di milioni di uomini.

Negli ultimi decenni dell’Ottocento si ampliarono nuove frontiere anche per la medicina. La trasformazione scientifica della medicina si fondò su quattro cruciali caratteristiche:

• La diffusione di pratiche igieniste e la conseguente adozione di strategie di prevenzione e contenimento delle malattie epidemiche;
• Lo sviluppo della microscopia ottica che favorì l’identificazione di microrganismi patogeni;
• Lo sviluppo della farmacologia grazie alla quale si sintetizzarono sostanze in grado di modificare il corso naturale della malattia;
• La nuova ingegneria sanitaria che rese possibile una nuova sistematicità nell’osservazione e nella cura del malato (nascita dei policlinici).

L’ondata di sviluppo della seconda rivoluzione industriale ha dato il via a un continuo processo di evoluzione scientifico-tecnologico e socio-economico i cui effetti si riscontrano anche oggi a livello mondiale, soprattutto nei paesi altamente industrializzati. L’intento della mia tesina è quello di fornire una panoramica del livello tecnologico a cui l’uomo è giunto nel campo della biomeccatronica e delle neuroprotesi, specializzazioni dell’ingegneria biomedica. Si tratta di un campo interdisciplinare che unisce biologia, neuroscienze, meccanica, elettronica e robotica.

La biomeccatronica è, in brevis, tra l’uomo e l’integrazione “fusione” la tecnologia.