Il DNA come ritardante di fiamma

Il DNA, altrimenti noto come acido desossiribonucleico, è una delle molecole più affascinanti e, tra le altre cose, possiede la proprietà di essere un ritardante di fiamma.

La sua struttura fu scoperta nel 1953 da James Watson e Francis Crick, che furono insigniti del Premio Nobel nel 1962.

La struttura del DNA

Il DNA, depositario delle informazioni genetiche, è costituito da nucleotidi in cui sono presenti:

• Un gruppo fosfato
• Il desossiribosio
• Una base azotata

La struttura del DNA è quella di una doppia elica costituita da due catene polinucleotidiche antiparallele appaiate contenenti all’interno le basi azotate che sono l’adenina e la guanina. Queste, essendo correlate alla purina, sono dette basi puriniche, mentre la timina e la citosina legate a loro volta alla pirimidina sono dette basi pirimidiniche. L’ossatura verticale della molecola è costituita dai gruppi fosfato e dal desossiribosio.

Semplicisticamente il DNA è paragonabile a una scala in cui i pioli sono costituiti dalle base azotate e, affinché essi abbiano la stessa lunghezza, è necessario che una base purinica di dimensioni maggiori si accoppi a una base pirimidinica. Pertanto l’adenina può legarsi solo con la timina e la guanina può legarsi solo con la citosina.

Il DNA è noto anche come molecola della vita ed ha, nella sua struttura, le informazioni necessarie per essere il precursore della sintesi proteica.

Appare quindi incredibile che sia stato scoperto che questa molecola così attraente e intrigante, che è entrata nel linguaggio comune e dalla cui analisi si può risalire al genoma, abbia anche la proprietà di essere un ritardante della fiamma.

Come avviene una reazione di combustione?

La fiamma si genera generalmente nelle reazioni di combustione, ovvero in quei processi esotermici in cui un combustibile e un comburente danno luogo a una reazione di ossidoriduzione con formazione di biossido di carbonio, vapore acqueo ed eventuali altre sostanze a seconda del combustibile usato.

Vi sono sostanze di uso comune che hanno la caratteristica di essere infiammabili come i polimeri sia naturali che sintetici. Questi, se esposti a una sorgente di calore, tendono a dare una reazione di decomposizione termica con formazione di composti volatili infiammabili e pertanto se la temperatura è abbastanza elevata si innesca la fiamma.

DNA e ritardanti di fiamma

Per limitare l’infiammabilità di tali sostanze vengono usati i ritardanti di fiamma, molti dei quali sono composti organici bromurati. Essi vengono utilizzati in apparecchi elettronici ma anche in oggetti di arredo quali materassi e cuscini o nei tessuti con cui vengono confezionati gli abiti.

Tuttavia, a questi composti organici bromurati viene attribuita una elevata tossicità, in particolare nei confronti del sistema nervoso.

Nel 2013 Giulio Malucelli e i ricercatori del Politecnico di Torino hanno scoperto che un tessuto di cotone, ricoperto di una soluzione contenente il DNA estratto dallo sperma di aringhe, diventa praticamente infiammabile!

Questa proprietà è attribuibile alla composizione del DNA: il fosfato presente, una volta riscaldato produce acido fosforico che reagisce con le fibre tessili con formazione di un residuo ignifugo.

Le basi azotate, una volta riscaldate, producono ammoniaca che diluisce i gas infiammabili inibendo la combustione.

Sebbene costoso, il DNA non produce effetti dannosi come i ritardanti di fiamma tradizionali.

La ricerca è tuttavia continuata e si sono sperimentate le proprietà del DNA quale ritardante della fiamma nel polietilene a bassa densità con risultati incoraggianti. I ricercatori ritengono quindi che la molecola della vita possa essere utilizzata con successo come ritardante della fiamma con un impatto ambientale nullo rientrando tra i materiali biocompatibili.

Articolo a cura di Massimiliano Balzano – Chimicamo