La la flotta della marina americana ha sempre avuto un problema frustrante.
È qualcosa chiamato "incrostazione".
Per tutti voi, gente non di mare,
incrostazione è quando alghe, crostacei e altri materiali marini
rimangono attaccati ai lati delle navi e dei sottomarini.
Si era soliti prevenire questa incrostazione
ricoprendo navi e sottomarini con agenti tossici come metalli pesanti,
ma questi metalli pesanti
non hanno l' efficacia del mantenere le navi pulite come una volta.
E noi vogliamo navi pulite
poiché l'incrostazione su queste navi
le rende effettivamente meno efficienti in acqua
e fa in modo che siano identificate più facilmente dai nemici.
E non va bene.
Quindi, alcuni anni fa, L'ufficio Statunitense di Ricerca Navale
chiamò un mio collega, lo scienziato ingegnere Dr. Anthony Brennan,
per escogitare una soluzione in modo da prevenire l'incrostazione
senza l'utilizzo dei metalli pesanti.
Il Dr. Brennan stava già investigando
come fenomeni quali la ruvidezza della superficie
possano prevenire l'attaccatura di organismi come le alghe.
Ma il Dr. Brennan era in difficoltà.
Tutte le superfici innovative che inventava
venivano sopraffatte dalle alghe.
Poi Brennan si ritrovò a una conferenza alle Hawaii,
fra tutti i luoghi possibili,
e notò qualcosa di davvero interessante.
Guardate questi tre animali:
un lamantino, una balena e uno squalo.
Che cosa notate?
Bene, esatto.
La balena e il lamantino sono luridi,
ma lo squalo è pulitissimo.
Si tratta di una caratteristica unica di tutti gli squali
La prossima volta che guarderete Shark Week,
noterete che ogni squalo che vedete
è immacolato.
(Risate)
Perché?
Brennan voleva scoprirlo,
e con l'aiuto di alcuni laureati coraggiosi
si mise a cercare uno squalo.
(Risate)
Ne trovarono uno in acque basse
e con cura presero un'impronta della sua pelle
usando un materiale per le impronte dentali.
Non preoccupatevi.
Lo squalo non è stato ferito, anche se sono sicuro
che non l'abbia apprezzato.
(Risate)
Gli studenti portarono lo stampo in laboratorio e lo misero
sotto un microscopio.
E questo è ciò che apparve.
La pelle di squalo è composta da piccoli dentelli
che si sovrappongono per creare uno schema ripetitivo a forma di diamante
sulla pelle dello squalo.
Dopo ulteriori indagini,
Brennan e il suo team notarono che la superficie di questi dentelli
era effettivamente responsabile nel mantenere gli squali puliti.
Sono un microbiologo esperto in malattie infettive
e trovo questa cosa affascinante.
Ho passato la mia carriera a cercare di tenere le superfici pulite,
soprattutto le superfici dei dispositivi medici.
Negli ospedali questo è un problema enorme.
Ciò che succede è che i batteri, che normalmente sono davvero buoni
si trovano in posti in cui non dovrebbero stare
a causa di alcune procedure mediche.
A volte, durante o dopo un'operazione,
i batteri si attaccano alla superficie di un dispositivo medico, rimangono lì
e causano una grave infezione;
e questo rende impossibile la guarigione.
Guardate questi fili chirurgici
usati per chiudere lo sterno di un paziente
in seguito a un'operazione a cuore aperto.
Notate i piccoli ammassi di batteri sulla superficie?
Questo paziente non è guarito per mesi
finché i fili non sono stati rimossi e sostituiti con quelli puliti.
Sapete, si era soliti;
noi usavamo gli antibiotici per curare questo tipo di infezioni.
Gli antibiotici sono stati farmaci favolosi
per un po'.
Ma alla fine i batteri sono stati esposti agli antibiotici così frequentemente
da essere costretti ad adattarsi.
E la sopravvivenza è l'elemento chiave dell'evoluzione,
ed è ciò di cui stiamo parlando adesso:
l'evoluzione dei batteri.
Forse ne avete sentito parlare nei notiziari.
Si chiama "Resistenza Antimicrobica".
I Centri USA per Controllo e Prevenzione delle malattie
chiamano resistenza antimicrobica
una delle più grandi sfide della salute pubblica dei nostri tempi.
Malattie che una volta erano facilmente curabili
ora sono incurabili.
Solo negli Stati Uniti ogni anno,
più di 2 milioni di persone prendono un'infezione antibiotico-resistente
e più di 23.000 persone moriranno a causa di quella infezione.
L'industria farmaceutica
si sta affrettando a sviluppare sempre più antimicrobici
tentando disperatamente di superare la resistenza antimicrobica.
Ma batteri e germi
si evolvono molto più rapidamente delle scoperte di nuovi modi di ucciderli.
È chiaro che l'era degli antimicrobici stia giungendo alla fine,
quindi dobbiamo pensare in maniera totalmente nuova.
Se invece di cercare di uccidere i batteri dopo che hanno causato un'infezione,
come prima cosa rendessimo più difficile ai batteri
attaccarsi alle superfici dei dispositivi medici?
In altre parole,
preveniamo del tutto il verificarsi di queste infezioni.
E ciò mi riporta a quanto abbiamo imparato dagli squali.
È la struttura della pelle dello squalo che li rende resistenti all'incrostazione.
E se cambiassimo la struttura dei dispositivi medici
per renderli resistenti ai batteri che causano così tanti problemi?
Il Dr Brennan sapeva di avere tra le mani una grossa scoperta medica.
Chiamò alcuni amici fidati proprio qui in Colorado, a Denver,
dove aprirono una società che chiamarono Sharklet Technologies.
Nel 2013 entrai nel team
e insieme usammo superfici ingegnerizzate imitando la pelle degli squali
per prevenire batteri e altre complicanze mediche.
Il nostro primo dispositivo in commercio è un catetere urologico,
che i medici hanno iniziato a usare per i loro pazienti proprio l'anno scorso.
(Applausi)
Guardate queste immagini di esempio.
La superficie a sinistra è liscia
e quella sulla destra ha una struttura come la pelle dello squalo
Notate quanti batteri ci sono sulla superficie liscia,
rispetto alla superficie simile alla pelle di squalo?
Questo perché la struttura a pelle di squalo
crea una superficie inospitale per attaccamento e crescita dei batteri.
Funziona sugli squali e funziona anche qui
perché la struttura sfrutta i principi dell'energia di superficie.
L'energia di superficie
è la descrizione di una proprietà specifica di una superficie.
Può includere l'interazione con l'acqua o la rigidità del materiale.
La struttura ruvida simile alla pelle di squalo
crea una superficie con una maggiore energia di superficie.
Interagiamo di continuo con i cambiamenti dell'energia di superficie,
ma spesso non lo notiamo.
Per esempio, ci piace la pioggia che si imperla
e scivola via dalla nostra auto, giusto?
Bene, questo accade ancor meglio con una bella mano di cera.
La cera è un materiale caratterizzato da una maggiore energia di superficie.
Ora, non possiamo ricoprire i dispositivi medici di cera,
ma possiamo cambiare la struttura della loro superficie.
E questo approccio funziona con tutti i tipi di dispositivi medici,
dai cateteri ai pacemaker
ed è efficace contro tutti i tipi di batteri e di germi.
Come si è scoperto,
possiamo fare di più che soli dispositivi medici a prova di batteri.
Possiamo prevenire altre complicanze mediche
attraverso la comprensione del potere dell'energia di superficie:
frequenti occlusioni,
eccessiva coagulazione del sangue
o lenta guarigione.
La prossima generazione di superfici di dispositivi medici
ispirata alla pelle degli squali
espanderà il modo in cui produrre i dispositivi medici.
In realtà, la questione principale
è che creiamo tutti i tipi di dispositivi medici sofisticati
per pompare fluido nel nostro sangue,
mantenere i battiti del nostro cuore a ritmo
o anche stimolare l'attività cerebrale,
ma accadono cose brutte
quando questi dispositivi non interagiscono bene
con i meccanismi naturali del nostro corpo.
Abbiamo scoperto
che possiamo migliorare la tolleranza ai dispositivi medici
mettendo a punto le caratteristiche dell'energia di superficie.
Per esempio, possiamo prevenire l'eccessiva coagulazione
che sta accadendo qui, sulla superficie liscia,
rispetto a quella simile alla pelle di squalo.
Ciò significa che possiamo abbinare l'energia di superficie richiesta
all'utilizzo medico
per prevenire complicanze,
tutto grazie al potere degli squali.
Concludendo, mentre continuiamo a progettare superfici intelligenti,
avremo bisogno di meno antimicrobici,
meno sostanze chimiche e meno additivi aggressivi,
e questo renderà la tecnologia medica salvavita
più sicura da usare per tutti noi.
Certo, si tratta di innovazione nella sua forma più pura.
Ma è anche un buon promemoria
di quanto sia importante osservare gli indizi velati
nel mistero grezzo del mondo che ci circonda.
Grazie.
(Applausi)