lunedì 11 maggio 2015

Una fibra indistruttibile dai ragni al grafene


All’incirca 53 anni fa Stan Lee, il principale creatore dei supereroi della Marvel, ideò il personaggio dell’Uomo Ragno, un giornalista di nome Peter Parker che aveva acquisito i suoi poteri, compresa la capacità di generare ragnatele molto resistenti, dopo esser stato morso da un aracnide radioattivo. La fantasia di un uomo volante che protegge l’umanità dal male, di per sé poco originale, si basava su un fatto reale, ossia la grande forza e resistenza del filamento di cui è composta la tela dei ragni. Di recente questa attitudine naturale del mondo animale è stata oggetto di intervento migliorativo da parte dell’uomo.

All'Università degli Studi di Trento hanno trovato un modo per incorporare nanotubi di carbonio e grafene nei fili di seta del ragno aumentandone resistenza e durezza fino a livelli mai ottenuti prima. Il team, guidato dal professor Lepore, dopo aver raccolto 15 ragni della specie Pholcidae, ha recuperato dei campioni di seta prodotta da questi ragni, da usare come riferimento.  Successivamente sono stati spruzzati con acqua contenente nanotubi di carbonio e particelle di grafene, attendendo che i ragni rigenerassero i loro filamenti, al fine di misurarne le proprietà meccaniche e confrontarle con i campioni precedenti. Gli strumenti usati prevedevano altissime risoluzioni, sia per la rilevazione delle forze in gioco che per i relativi allungamenti di ogni singolo filo.

Ora, le fibre proteiche della seta di ragno rappresentano in natura uno straordinario prodotto, più di ogni altra fibra compatibile generata dall’intelligenza umana. Per dirne una, come resistenza alla trazione è paragonabile all’acciaio, pur avendo una densità di gran lunga inferiore. Possiede inoltre duttilità ed elasticità confrontabili con le fibre di carbonio come il Kevlar. Ma gli scienziati trentini hanno realizzato qualcosa di superiore, misurando valori del modulo di elasticità e del modulo di durezza maggiori di qualsiasi altra fibra conosciuta, come quelli delle fibre sintetiche polimeriche ad alte prestazioni e delle più recenti fibre cosiddette annodate, costituite di solo grafene. In altri termini, la particolare “miscela” bevuta dai ragni o in qualche modo da loro assorbita, li ha portati a creare una fibra con caratteristiche mai rilevate fin’ora.

I risultati sorprendenti non hanno ancora una spiegazione chimico-biologica. Agli studiosi non è chiaro il meccanismo col quale nanotubi di carbonio e grafene si intrecciano con la seta naturale. Pur avendo confermato la presenza dei materiali aggiunti mediante metodi spettroscopici, essi hanno solo fatto un’ipotesi secondo cui l’ingestione delle particelle esterne crea all’interno dei ragni la nuova fibra all’atto della tessitura. Allo stato attuale però non esiste un modo efficace per raccogliere i filamenti creati, anche se c’è già chi sta pensando a sviluppare tecniche che si basino su questa “invenzione” per farlo diventare un prodotto industriale, ad esempio per creare tessuti particolarmente resistenti.

Il lavoro di Lepore e colleghi è strabiliante: i filamenti tessuti dal ragno provengono da un’evoluzione di 400 milioni di anni, mentre loro li hanno migliorati in poche settimane. In più la semplicità della tecnica fa affermare al team di scienziati che un approccio simile potrebbe essere utilizzato su altri organismi, allo scopo di creare dei nuovi materiali bionici. Nel frattempo, a noi non è dato di sapere quale fine abbiano fatto i ragni sottoposti a questo originalissimo esperimento: hanno continuato a vivere normalmente ? il filo di seta modificato è tornato naturale dopo l’esaurimento del grafene ingerito ? e ancora, ci potranno essere variazioni alla genetica di questi animali ? Sarà presto per rispondere a queste domande, ma certamente è necessario porle sin da subito.


PS: ringrazio mio figlio per i dettagli su Lee, Marvel e dintorni.

 


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