La ricerca nell’ambito della adroterapia oncologica è al centro del protocollo d’intesa siglato tra il TIFPA (Trento Institute for Fundamental Physics and Applications, il centro nazionale istituito da INFN, in collaborazione con Università di Trento, Fondazione Bruno Kessler FBK e Agenzia Provinciale per i Servizi Sanitari APSS di Trento) e il centro cinese SPHIC (Shanghai Proton and Heavy Ion Center). L’accordo, sottoscritto recentemente a Shanghai dal direttore del TIFPA, Marco Durante, e il presidente di SPHIC, segna così l’avvio di una stretta collaborazione tra Italia e Cina in questo promettente settore della terapia oncologica, che prevede l’utilizzo di protoni e ioni pesanti (adroni) accelerati come proiettili per colpire e distruggere le cellule tumorali. I vantaggi di questi “proiettili adronici” risiedono nella loro alta capacità di penetrare nel corpo umano, che li rende adatti a curare anche tumori profondi, e nella precisione con la quale è possibile indirizzarli sul bersaglio, colpendo quasi esclusivamente le cellule malate e risparmiando i tessuti sani circostanti.
“Il centro di Shaghai è destinato a essere il primo al mondo come numero di pazienti, e sarà lì che il beneficio clinico degli ioni in terapia verrà verificato”, spiega Marco Durante. “Per il TIFPA è una collaborazione importantissima, che ci consentirà di trasferire la ricerca più avanzata in fisica medica e radiobiologia nella clinica. Grande beneficio ne avrà il Centro di Protonterapia di Trento, tecnologicamente avanzatissimo e che necessita di collaborazioni ad alto livello. Con questo accordo l'Italia si conferma uno dei paesi più impegnati nel campo della ricerca in adroterapia, grazie alla proficua collaborazione fra fisici, medici e biologi”, conclude Durante.
L'accordo con SPHIC regola la cooperazione in fisica medica, biofisica, radiobiologia, ed è aperto a qualsiasi altra attività di reciproco interesse. L'accordo consente inoltre lo scambio di personale tra SPHIC e TIFPA per la formazione e le attività sperimentali comuni. Particolare interesse è rivolto alle metodologie per il trattamento dei tumori in movimento (come quello al polmone), e ai protocolli terapeutici combinati per i tumori a fegato e pancreas, due tumori maligni ad alta incidenza in Cina. I ricercatori del TIFPA potranno anche studiare al laboratorio SPHIC un modello biofisico per l'ottimizzazione dei regimi delle dosi.
Il Centro di Protonterapia dell’APSS a Trento ha già trattato 16 pazienti ed è dotato di una sala sperimentale per effettuare ricerche in fisica medica e radio-biofisica di grande interesse per l’istituto cinese.
SPHIC è una struttura, realizzata da SIEMENS, dotata di quattro sale di trattamento, che utilizza protoni e ioni carbonio nella terapia oncologica. Dopo le prime cure pilota nell’estate del 2014 e l'approvazione da parte delle autorità sanitarie cinesi, il centro è stato ufficialmente aperto nel mese di aprile. SHPIC inizierà con protocolli clinici per diversi tumori solidi e ha come obiettivo di arrivare a trattare oltre 1.000 pazienti all’anno. Inoltre, è dotato di un laboratorio per gli studi pre-clinici su modelli animali con protoni e ioni pesanti, e per la ricerca in fisica medica. Per avviare le attività di ricerca, SPHIC ha firmato protocolli d'intesa, oltre che con il TIFPA, anche con il centro Helmholtz GSI (Darmstadt, Germania) e il Montefiore Medical Center- Einstein College of Medicine (New York, USA).

Ultime settimane nello spazio per Samantha Cristoforetti. L'astronauta italiana della European Space Agency (ESA), capitano dell’Aeronautica Militare, che da quasi sei mesi si trova a bordo della Stazione Spaziale Internazionale (ISS), prima di concludere la sua missione si sottopone a nuovi test sulla circolazione sanguigna in condizioni di microgravità. I test consistono nell’indossare alcuni sensori per la misura del flusso sanguigno, definiti pletismografi, che sono stati realizzati dal Dipartimento di Fisica e Scienze della Terra dell’Università di Ferrara in collaborazione con la Sezione INFN di Ferrara, nell’ambito del progetto “Drain Brain”, finanziato dall’Agenzia Spaziale Italiana (ASI). “Si tratta di strumenti portatili non invasivi - spiega Angelo Taibi, ricercatore INFN e responsabile del progetto di sviluppo dei sensori -, che misurano variazioni di capacità elettrica associate a cambiamenti di volume del sangue”. È la stessa Cristoforetti a spiegare, sul suo diario di bordo “Avamposto 42”, la procedura dei test, che ha già effettuato in passato: “Indossando questi sensori a collo, braccio e gamba, ho eseguito una serie di respirazioni al 70% della capacità dei polmoni rimanendo ferma, oppure distendendo e contraendo la mano, o la caviglia”. “E, mentre facevo queste attività - aggiunge -, il software mi dava istruzioni su quando iniziare a espirare o inspirare”. L’obiettivo dei test è studiare come cambia il ritorno venoso dalla testa al cuore con il venir meno degli effetti della gravità. “È un aspetto di cui per ora sappiamo poco: una migliore comprensione di questi meccanismi circolatori potrebbe, ad esempio, aiutare a capire alcune malattie degenerative del cervello”, conclude Cristoforetti.

Il pletismografo

È un sofisticato strumento che misura variazioni di capacità elettrica associata a variazioni di volume del sangue, tramite sensori che possono essere applicati a qualunque segmento cilindrico del corpo. Questo strumento consiste in un’unità elettronica portatile, un estensimetro disponibile in diverse lunghezze per adattarsi alle dimensioni di collo, gambe e braccia, e un’unità di memoria. Lo scorso anno il dispositivo ha superato tutti i test di qualifica richiesti dalla NASA ed è stato consegnato nella base di Cape Canaveral, in Florida, per la spedizione sulla ISS prima di Natale. L’astronauta Cristoforetti deve effettuare il test pletismografico in diverse condizioni respiratorie, e al suo ritorno s’incroceranno i risultati ottenuti nello spazio con i dati registrati sulla Terra in condizioni fisiologhe normali.

Conclusa la prima fase del progetto “EURETILE” (EUropean REference TILed architecture Experiment), un innovativo sistema di programmazione multi-processo, nato per studiare nuove tecniche di supercalcolo finalizzate alla risoluzione di problemi d’interesse scientifico e industriale. Finanziato dalla Commissione Europea e coordinato dall’INFN, si basa sulla struttura del cervello. Include, infatti, la simulazione del funzionamento cerebrale per mezzo delle cosiddette “reti neurali”, modelli matematici di neuroni e sinapsi artificiali che imitano le interconnessioni delle cellule cerebrali e la loro plasticità. “Abbiamo ideato un promettente paradigma di progettazione gerarchico, in grado di emulare i tre livelli di organizzazione del cervello (colonne corticali, aree corticali, corteccia)”, spiega Pier Stanislao Paolucci, ricercatore INFN e coordinatore di EURETILE. I risultati della collaborazione, che comprende cinque partner europei - oltre all’INFN, lo Swiss Federal Institute of Technology di Zurigo, in Svizzera, la TARGET Compiler Technologies, in Belgio, la RWTH Aachen University, in Germania e il TIMA Laboratory presso l’Université Joseph Fourier, in Francia - troveranno applicazione immediata, anche industriale, nei prossimi progetti di ricerca e sviluppo dei gruppi coinvolti finanziati da programmi nazionali o internazionali. Le prime applicazioni già a partire dal 2015 nell’ambito del progetto europeo “CORTICONIC”, in collaborazione con l’Istituto Superiore di Sanità (ISS), con il confronto dei dati delle simulazioni cerebrali sviluppate dall’INFN con le misure in vitro realizzate sui tessuti biologici.

Comunicato stampa: L’esperimento LVD (Large Volume Detector) che si trova nei Laboratori Nazionali del Gran Sasso (LNGS) dell’INFN ha realizzato una misura di altissima precisione sulla frequenza delle esplosioni di Supernovae, eventi catastrofici luminosissimi e rari. Lo studio, pubblicato sulla rivista The Astrophysical Journal (ApJ, 802, 47) permette di affermare che negli ultimi 21 anni, periodo di presa dati dell’esperimento, non si sono verificati eventi di questo tipo nella nostra Galassia.

“Il risultato pubblicato è la misura più precisa fino ad ora ottenuta nell’osservazione di esplosioni di Supernovae nella nostra Galassia” dichiara Antonino Zichichi, Professore Emerito di Fisica Superiore all’Università di Bologna, ideatore e coordinatore dell’esperimento LVD. “Lo studio di questi eventi catastrofici che avvengono nella nostra Galassia – conclude Zichichi – consentirà non solo di determinare i processi che avvengono all’interno della stella prima che essa si trasformi in una stella di neutroni o in un buco nero, ma anche di misurare proprietà dei neutrini che sarebbe impossibile misurare in laboratorio.”

“Si tratta di una ricerca lunga e paziente di un evento rarissimo e importante che quando avverrà spalancherà una nuova porta sul nostro universo fornendoci informazioni preziosissime e per noi oggi inaccessibili” commenta Fernando Ferroni, presidente dell’INFN.

Ideato per cercare e studiare le esplosioni di Supernovae, il telescopio LVD si basa sulla rivelazione dei neutrini emessi dalle stelle nella loro fase finale. Durante i collassi stellari, infatti, le stelle si comportano come “candele nucleari” emettendo enormi quantità di luce e di neutrini. Questi ultimi, essendo particelle prive di qualsiasi tipo di carica (elettrica, nucleare, subnucleare) fatta eccezione quella detta “debole”, non interagiscono quasi mai con la materia percorrendo indisturbati, e velocissimi, distanze enormi. Nel silenzio cosmico dei LNGS, naturalmente schermati dalla pioggia di raggi cosmici da circa 1400 metri del massiccio del Gran Sasso, il rivelatore LVD attende proprio i neutrini originatisi in questi catastrofici eventi. L’esperimento è stato ideato e progettato dal Professor Antonino Zichichi a cui si deve anche la geniale intuizione che portò alla costruzione degli stessi Laboratori.

Dallo studio delle esplosioni di Supernovae che avvengono nelle altre galassie i ricercatori sanno che in ogni galassia, nell’arco di un secolo, dovrebbero verificarsi da 1 a 3 di questi eventi. Sappiamo anche che, nella nostra galassia, l’ultimo fu avvistato da Keplero e Galilei quattro secoli fa: sembrano dunque mancare all’appello tra le 4 e le 12 esplosioni di Supernovae. Secondo i ricercatori dell’esperimento LVD ciò potrebbe dipendere dal fatto che la luce emessa durante l’esplosione delle Supernovae, viene assorbita dalla materia galattica lungo il tragitto percorso. I neutrini, diversamente dai fotoni, attraversano la galassia senza interagire con la materia e risultano dunque importantissimi per lo studio delle Esplosioni di Supernovae.

LVD - The Large Volume Detector Poiché i neutrini hanno una piccolissima probabilità di interagire è necessario progettare strumenti che abbiano un volume sufficiente per rivelarli. L’esperimento LVD è costituito da mille tonnellate di liquido scintillatore, distribuite in 840 moduli. Data l’imprevedibilità del fenomeno, questi strumenti devono funzionare perfettamente e prendere dati continuamente, giorno e notte nel corso di molti decenni. LVD è in funzione dal 1992. LVD, ideato e progettato dal Professor Antonino Zichichi, è una collaborazione scientifica internazionale che coinvolge 11 Istituti e Laboratori in Italia, Russia, USA, Brasile e Francia.

Nel corso della riunione del 23 aprile del Consiglio Direttivo dell’INFN si sono svolte le votazioni per l’elezione di tre direttori. Oltre alla conferma per il secondo mandato di Marco Ciuchini alla guida della Sezione di Roma Tre, le votazioni hanno portato alla nomina a direttore di Giovanni Darbo per la Sezione di Genova, e Maurizio Maria Busso per la Sezione di Perugia, che entreranno in carica nei prossimi mesi alla scadenza del mandato degli attuali direttori.

Maurizio Maria Busso, laureatosi in fisica nel 1976, è autore di oltre 320 pubblicazioni e 40 lavori su invito. È professore ordinario all’Università di Perugia dal 2001 e nel corso della sua carriera ha ricoperto incarichi di responsabilità in progetti di ricerca nell’ambito dell’astrofisica nucleare, suo settore di specializzazione, come le collaborazioni LBTI, IRAIT e EUROGENESIS.

Marco Ciuchini dopo la laurea ha conseguito il dottorato di ricerca in fisica all'Università La Sapienza di Roma nel 1993 e contemporaneamente è diventato ricercatore all’INFN. Ha lavorato al CERN di Ginevra e alla Technische Universtät München. È autore di oltre 100 lavori su vari aspetti della fenomenologia delle particelle elementari pubblicati su riviste internazionali. Attualmente è membro del Consiglio Scientifico del Laboratoire de l'Accélérateur Linéaire di Orsay.

Giovanni Darbo si è laureato in fisica nel 1980, e nel corso della sua attività scientifica si è dedicato in particolare a tre settori: allo sviluppo di rivelatori per gli esperimenti Delphi, WA92 e ATLAS. Si è inoltre occupato di esperimenti a bersaglio fisso di fisica delle alte energie al CERN, per lo studio dei quark charm e beauty. E infine ha lavorato a esperimenti con collisori al CERN. Nel corso della sua carriera ha rivestito incarichi di responsabilità in vari progetti e collaborazioni e ha svolto attività didattica. E' autore di oltre 450 pubblicazioni su riviste scientifiche internazionali.