Elastomero, il tessuto muscolare artificiale capace di autoguarigione
Uno tra i materiali biologici più affascinanti per la chimica applicata all’ingengeria biomeccanica è il tessuto muscolare umano. Ha la capacità di contrarsi ed accorciarsi dietro stimolazione elettrica, di allungarsi per circa il 70% della sua lunghezza a riposo e di ricostituirsi, anche se solo parzialmente, in caso di strappi. Ricrearne uno simile da applicare in protesi mediche e nella robotica è una sfida che gli scienziati hanno raccolto da anni. Tuttavia non si era mai arrivati a riprodurre una efficiente elasticità e soprattutto la capacità di autoriparazione. Fino ad ora.
Zhenan Bao della Stanford University di Palo Alto, California, e la sua equipe hanno pubblicato su Nature Chemistry il risultato del loro lavoro di ricerca: un particolare tipo di polimero, detto elastomero, composto da silicone, ossigeno, azoto e sali ferrosi uniti con atomi di carbonio.
La caratteristica di questo elastomero è il legame che gli atomi di ferro spontaneamente creano con gli atomi di ossigeno ed azoto nel polimero. Ciò consente alle singole fibre sia di scorrere le une sulle altre che di distanziarsi senza rompersi, riproducendo in tutto e per tutto l’elasticità del muscolo biologico, e questo è già un successo, ma è secondario rispetto alla vera rivoluzione: se nel tessuto viene praticato un foro, gli atomi di ferro mostrano attrazione spontanea verso gli atomi di azoto e ossigeno sul lato opposto del foro , obliterandolo completamente in 72 ore. Autoriparazione.
Funziona anche riavvicinando due estremità dell’elastomero precedentemente separate da un taglio, con completo recupero della lunghezza precedente e dell’estensibilità fino al 90% di quella iniziale. L’utilizzo di questo polimero nelle protesi per soggetti umani disabili o incidentati, così come nella robotica, dove si possono ricreare muscoli artificiali che consentano al robot movimenti praticamente identici a quelli umani, sono dietro l’angolo. Gli autori dello studio minimizzano anche sull’unico difetto dell’elastomero, cioè la scarsa efficienza nella contrazione, quando al polimero viene applicato un potenziale elettrico, che vorrebbe dire una minore capacità ad esempio, di piegare un arto ricostruito con questo materiale. Gli impieghi in biomeccanica sono solo alcuni degli usi possibili, in quanto questo materiale è perfettamente adatto in qualunque situazione in cui necessiti del materiale elastico che si autoripari anche a -20° C, ad esempio nello spazio o in ambienti estremi sulla Terra, dove il successo della ricerca passa anche dalla tecnologia della strumentazione a disposizione.
Fonte: sciencemag.org
