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Fibre muscolari sintetiche per i propri abiti

La realizzazione di fibre muscolari sintetiche a partire da microbi ingegnerizzati può rivoluzionare il mondo dell'abbigliamento e non solo.

Categorie Biologia · Chimica · Tecnologia

Che i nostri muscoli abbiano delle ottime proprietà elastiche non è affatto una novità. Ma quanti di noi avrebbero mai anche solo immaginato di sfruttarli per realizzare nuovi indumenti da indossare comodamente ogni giorno? Non preoccupatevi, non si tratta esattamente di veri e propri muscoli animali: è giusto precisare fin da subito che nessun animale è stato danneggiato per tale scopo. Le fibre muscolari in questione sono state prodotte direttamente in laboratorio dai ricercatori della McKelvey School of Engineering della Washington University di St. Louis. Alla base della procedura utilizzata vi sono delle reazioni chimiche anaboliche che hanno permesso la polimerizzazione di proteine all’interno di microbi ingegnerizzati. L’ingegnerizzazione dei microbi ha consentito loro di produrre la Titina, una proteina muscolare ad alto peso molecolare, trasformata poi in fibre muscolari.

La produzione della titina e la sua trasformazione in fibre muscolari può essere conveniente e scalabile e potrebbe consentire molte applicazioni a cui le persone avevano già pensato in precedenza, ma che richiedevano l’utilizzo di fibre naturali. Adesso, invece, è finalmente possibile realizzarle senza utilizzare tessuti naturali animali.

Fuzhong Zhang, ricercatore presso il Dipartimento di ingegneria energetica, ambientale e chimica, Washington University.
L’immagine al microscopio elettronico a scansione di una fibra muscolare sintetica. Credits: Fuzhong Zhang Lab

Dalla ricerca di polimeri simili ai muscoli alla produzione di titina

Era da diverso tempo che i ricercatori si interessavano dello studio e della progettazione di materiali che avessero proprietà simili a quelle dei nostri muscoli. Campi come quello della robotica soffice, in particolare, ne avrebbero beneficiato ampiamente. I polimeri derivanti dal petrolio sembravano inizialmente i candidati principali alla realizzazione di muscoli sintetici. Tuttavia, le politiche di sostenibilità ambientale hanno ben presto richiesto di spostare l’attenzione verso alternative più eco-friendly. Perchè, dunque, non pensare alla Titina, che insieme alla Actina e alla Miosina rappresenta una delle componenti principali del tessuto muscolare umano, in grado di offrire le caratteristiche desiderate?

Ci siamo chiesti: perché non produciamo direttamente muscoli sintetici? Ma non li raccoglieremo dagli animali: useremo i microbi per farlo.

Fuzhong Zhang, autore principale dello studio

La creazione della Titina è stata possibile mediante l’ingegnerizzazione di batteri, normalmente non in grado di creare delle proteine di tali dimensioni. È stato necessario, quindi, applicare delle modifiche che consentissero loro di assemblare segmenti più piccoli della proteina ed ottenere la proteina completa con un peso di 2 Megadalton. Infine, tramite un processo di filatura a umido, le proteine sono state convertite in fibre dal diametro di 10 micron circa, corrispondente ad un decimo dello spessore di un capello umano. Dall’analisi strutturale delle fibre così ottenute, spiccano un’elevata capacità di smorzamento e di dissipazione di energia meccanica sottoforma di calore, oltre che un’ottima resistenza.

Le future applicazioni delle fibre muscolari microbiche

Al di là del quasi certo utilizzo commerciale delle fibre muscolari microbiche nel campo della moda, i ricercatori stessi hanno provato ad immaginare altri impieghi futuri piuttosto particolari. Secondo loro, a poter beneficiare di questo materiale potrebbero essere diverse applicazioni biomediche. Infatti, la somiglianza con le proteine presenti nei tessuti muscolari, lo rendono un materiale perfettamente utilizzabile nell’ambito dell’ingegneria tissutale, con la possibilità di riparare o sostituire tessuti danneggiati, e di effettuare suture. Infine, la resistenza di tali fibre potrebbe persino essere sfruttata in ambito militare per la realizzazione di armature ancora più protettive dei classici giubbotti antiproiettile.