Di Chiara Di Lucente

Dalle protesi alla telemedicina, sono moltissime le innovazioni sviluppate durante le missioni spaziali della NASA che hanno trovato applicazione nel campo medico: vediamone qualcuna

Dallo Spazio profondo alla sala operatoria, cosa hanno in comune una missione spaziale e un intervento chirurgico? A prima vista sembrerebbe davvero poco, considerando la distanza siderale – è il caso di dirlo – tra i due settori. Eppure non è affatto così. In effetti, quando l’innovazione spaziale incontra il campo della medicina e delle scienze della vita, il risultato è spettacolare: le tecnologie avanzate sviluppate nell’ambito dell’esplorazione spaziale, soprattutto dall’agenzia spaziale statunitense NASA, originariamente progettate per le missioni dei propri astronauti e poi applicate commercialmente sulla terraferma, stanno rivoluzionando il settore medico da decenni. Vengono chiamate “spinoff” e rappresentano un insieme di scoperte e applicazioni scientifiche e tecnologiche che offrono opportunità senza precedenti per migliorare la salute umana e salvare vite. Dall’imaging medico di precisione alle protesi all’avanguardia, dalla telemedicina alla diagnosi precoce delle malattie, gli spinoff delle missioni spaziali stanno cambiando il volto della medicina moderna: vediamo una selezione delle innovazioni più interessanti.

Cos’è uno spinoff della NASA?

Facciamo prima un passo indietro. Uno spinoff della NASA è una tecnologia, un prodotto o una scoperta sviluppata originariamente per missioni spaziali e che poi ha trovato applicazioni pratiche e commerciali in altri settori. Gli obiettivi aeronautici e spaziali raggiunti nei decenni passati dall’agenzia spaziale, infatti, hanno richiesto progressi che hanno coinvolto praticamente ogni disciplina scientifica e tecnologica: presto si è reso chiaro che queste innovazioni rappresentano una preziosa risorsa, pronta per essere utilizzata da organizzazioni pubbliche e private per sviluppare nuovi prodotti o migliorare quelli già esistenti in commercio. La storia degli spinoff inizia nel 1964, quando viene creato il programma di trasferimento tecnologico della NASA, che ha come obiettivo principale quello di diffondere le innovazioni dell’agenzia spaziale nella maniera più ampia possibile: da allora, il programma ha funzionato con vari nomi, diventando la missione della NASA più longeva in assoluto e portando alla ricerca e sviluppo di tecnologie all’avanguardia, di cui molte hanno dimostrato di avere un enorme potenziale anche nella medicina. Attraverso il trasferimento tecnologico, infatti, la NASA ha svolto un ruolo di fondamentale importanza nello sviluppo di molte innovazioni che hanno migliorato la qualità delle cure mediche in tutto il mondo. Ovviamente, per soddisfare questo ambizioso obiettivo, l’agenzia non lavora da sola, ma collabora con aziende produttrici di dispositivi medici, università, grandi ospedali, centri di ricerca e agenzie federali come il National Institutes of Health statunitense.

Dalla risonanza magnetica alla telemedicina

Adesso che abbiamo chiarito cosa sia uno spinoff NASA, vediamone qualche esempio in grado di evidenziare solo alcuni dei benefici ottenuti attraverso le applicazioni della tecnologia aerospaziale in medicina. Innanzitutto, le tecnologie spaziali hanno lasciato un’impronta significativa nello sviluppo dell’imaging medico, aprendo nuovi orizzonti alla diagnosi e alla cura delle malattie: per catturare immagini dettagliate del Sistema solare e degli oggetti celesti, nel corso degli anni la NASA ha introdotto sensori ad alta risoluzione e telecamere che hanno dimostrato avere un’incredibile utilità nella medicina, poiché sono stati adattati per migliorare tecniche di imaging medicale di precisione. Queste tecnologie, infatti, consentono ai medici di esplorare il corpo umano in modo non invasivo, fornendo immagini dettagliate degli organi interni e delle strutture anatomiche: di conseguenza, è possibile diagnosticare precocemente le malattie e pianificare interventi chirurgici con la massima precisione, migliorando notevolmente l’efficacia delle cure e la prognosi dei pazienti. Per esempio, sebbene la NASA non abbia inventato la risonanza magnetica di per sé, negli anni Sessanta, come preludio al famosissimo programma di esplorazione lunare Apollo, il Jet Propulsion Laboratory dell’agenzia spaziale sviluppò una tecnologia di elaborazione digitale delle immagini per consentire l’elaborazione computerizzata delle immagini della Luna. Da quel momento in poi, l’elaborazione digitale delle immagini ha trovato una vasta gamma di altre applicazioni, soprattutto in medicina, dove viene utilizzata per creare e migliorare le immagini degli organi nel corpo umano a fini diagnostici, in tecniche di imaging come la tomografia computerizzata e la risonanza magnetica. Non solo: grazie alle tecnologie di elaborazione di immagini provenienti da più lunghezze d’onda sviluppata dalla NASA e applicata commercialmente negli anni Novanta, adesso i programmi informatici possono analizzare i dati provenienti da una risonanza magnetica nucleare in modo da consentire ai radiologi di visualizzare anche i più piccoli cambiamenti nella fisiologia dei tessuti, precedentemente nascosti da altri tipi di imaging medico.

Non è certo finita qui. Le missioni spaziali hanno anche portato allo sviluppo di materiali avanzati, che poi hanno trovato numerose applicazioni nella medicina moderna, per esempio per lo sviluppo di protesi come arti artificiali, ossa sintetiche e impianti dentari. In che modo? Per ridurre il loro peso e massimizzarne l’efficienza, le navicelle spaziali dovevano essere il più leggere possibili, mentre per proteggere i veicoli spaziali e gli astronauti dagli urti servivano materiali innovativi, con caratteristiche chimico-fisiche che si adattassero all’ambiente ostile che può presentarsi in una missione spaziale. È chiaro che i benefici apportati da tali materiali, leggeri, efficienti ed estremamente convenienti non potevano rimanere solo al di fuori dell’orbita terrestre: per esempio, negli anni Novanta, un’azienda affiliata all’Harshberger Prosthetic and Orthotic Center, in Alabama, ha chiesto aiuto al Marshall Space Flight center della Nasa per migliorare il processo di produzione delle proprie protesi. In particolare, si trattava di sostituire il gesso di cui erano composti gli stampi con un materiale più leggero a base di schiuma di polimeri, sviluppato in precedenza dall’agenzia spaziale per proteggere il serbatoio esterno dello Space Shuttle dal calore eccessivo durante le sue missioni: uno stampo in questo materiale sarebbe stato più leggero, economico e facile da produrre rispetto al classico gesso, portando a costi inferiori per i pazienti. L’azienda ha quindi lanciato il suo sistema basato sugli stampi di protesi in schiuma, che è stato poi utilizzato non solo in medicina, ma anche nel campo ingegneristico, per proteggere determinate infrastrutture da temperature elevate. Sempre parlando di materiali, negli ultimi decenni la NASA ha sviluppato i cosiddetti “tessuti intelligenti“, in grado di monitorare e adattarsi alle condizioni ambientali a cui sono sottoposti gli astronauti durante le missioni spaziali. Anche questa tecnologia sta trovando applicazione nella medicina, come nel caso di fasce elastiche regolabili in grado di monitorare costantemente i parametri vitali, fornendo dati preziosi per una gestione ottimale delle condizioni di salute dei pazienti.

Infine, la necessaria comunicazione tra astronauti nello Spazio e specialisti medici sulla Terra ha portato a una grande sperimentazione della telemedicina, che si è dimostrata e continua a dimostrarsi un incredibile vantaggio anche sulla terraferma. Le tecnologie che afferiscono a questo campo, infatti, sono state adattate per consentire la diagnosi e la cura di pazienti in aree remote o difficili da raggiungere, in contesti emergenziali come durante la pandemia di Covid-19 o anche per l’assistenza sanitaria ordinaria, eliminando le barriere geografiche e migliorando l’accesso alle cure mediche per tutti. Adesso i medici possono monitorare i pazienti a distanza, grazie anche a dispositivi di monitoraggio e rilevamento basati su tecnologie spaziali: in effetti la telemedicina è stata pienamente integrata in ogni programma di volo spaziale umano della NASA, inclusa la Stazione Spaziale Internazionale e la missione Artemis e per farlo nel migliore dei modi NASA ha costruito forti partnership con istituzioni accademiche e private.

In conclusione, gli spinoff della NASA rappresentano un’innovazione eccezionale, creando una sinergia tra l’esplorazione spaziale e il progresso medico. Queste tecnologie avanzate stanno trasformando la medicina, migliorando diagnosi, trattamenti e l’assistenza sanitaria in generale: sfruttarne il potenziale è una strada promettente verso il futuro.

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