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Create le biopellicole ‘viventi’, nuova frontiera della ricerca sui materiali

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Organismi viventi, come batteri, che possono incorporare materiali ‘non viventi’, come nanoparticelle d’oro: sono l’ultimo avveniristico risultato delle ricerche del Mit, il Massachusetts Institute of Technology di Boston, documentate all’interno di un articolo apparso su Nature Materials dedicato proprio ai materiali ibridi viventi-non viventi.

Questi ‘materiali viventi’ combinano i vantaggi delle cellule, che rispondono all’ambiente in cui si trovano e possono produrre molecole biologiche complesse, con i benefici dei materiali non viventi, che possono integrare funzioni come la conduttività elettrica o la capacità di emettere luce.

Il team del Mit, guidato da Timothy Lu, ha lavorato sul batterio E. coli, poiché esso che è in grado naturalmente di produrre biopellicole che contengono le cosiddette curli fiber, proteine amiloidi che lo aiutano ad attaccarsi alle superfici. Ogni fibra curli è fatta da una catena di subunità proteiche identiche chiamate CsgA, che possono essere modificate tramite l’aggiunta di frammenti di proteine detti peptidi. Questi peptidi possono a loro volta inglobare all’interno della biopellicola materiali non viventi, come appunto le nanoparticelle d’oro.

Programmando queste cellule per produrre diversi tipi di fibre in specifiche condizioni, i ricercatori sono riusciti a controllare le proprietà della biopellicola, creando nanofili d’oro, o integrando punti quantici. Inoltre sono riusciti a ingegnerizzare le cellule perché esse comunicassero reciprocamente, così da poter modificare la composizione della biopellicola nel tempo.

“E’ un sistema molto semplice”, ha spiegato Lu, “ma rivela che nel tempo le particelle d’oro inglobate dalle cellule aumentano. Dimostra inoltre che le cellule possono parlarsi e possono cambiare la composizione del materiale nel tempo”. Lu spiega di puntare a emulare sistemi naturali come quello delle ossa: “Nessuno dice all’osso cosa fare”, continua, “eppure esso è in grado di generare un materiale in risposta a segnali ambientali”.

Pur essendo ancora presto per parlare di applicazioni pratiche, la scoperta apre chiaramente prospettive di ricerca notevoli. Con questi materiali ibridi, spiega lo scienziato, si potrebbero sviluppare nuove applicazioni in ambito energetico, come batterie e celle solari. I ricercatori puntano inoltre a rivestire le biopellicole con enzimi che catalizzino la degradazione della cellulosa, un’evoluzione che potrebbe aprire scenari alla conversione dei rifiuti agricoli in biocarburanti. Ulteriori prospettive sarebbero lo sviluppo di nuovi dispositivi biomedicali e persino di ‘impalcature’ per l’ingegnerizzazione dei tessuti.

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