Articoli del CER - Nuovi polimeri, forti come la seta
I bachi da seta, che sono stati addomesticati per la prima volta in Cina nel 3500 a.C. hanno avuto un ruolo importante nel corso della storia - dalle pregiate stoffe create dalla seta al conseguente boom del commercio e dello scambio culturale lungo la Via della seta. Oggi, il mercato globale dei prodotti della seta vale oltre 100 miliardi di euro. Il progetto SABIP ("Silks as Biomimetic Ideals for Polymers") sta studiando questa fibra tessile presente in natura. Lo scopo della ricerca è migliorare la produzione della seta e ampliare le conoscenze sulle proprietà della seta, in modo da poter sviluppare migliori polimeri industriali. "Ci sono diversi tipi di seta, prodotti da diverse specie di animali come i bachi da seta, le falene e i ragni", spiega il prof. Vollrath dell'Università di Oxford, che è a capo del progetto. "Le sete dei ragni si sono evolute per assorbire l'energia dell'impatto, mentre le sete per i bozzoli si sono sviluppate per essere integrate in un composto". Il progetto esamina la composizione chimica e la base genetica delle diverse sete attraverso il "biomining" e studiando le correlazioni con le relative proprietà meccaniche. "Il biomining ci aiuterà a scoprire nuove sete con interessanti proprietà materiali e sequenze genetiche, e studiarle ci permetterà di scoprire nuovi principi per la creazione di bio-polimeri", dice il prof. Vollrath. "Stiamo già cominciando a capire cosa distingue una seta di buona qualità e i segnali chimici correlati alla qualità della seta", continua. "La seta è un tipo di proteina chiamata fibrilla amiloide. Dentro l'animale, l'acqua tiene la molecola in una condizione temporaneamente stabile, impedendo alle proteine di reticolarsi. Quando la seta liquida viene espulsa, l'acqua è eliminata e le molecole di proteina mobili si legano e si piegano più o meno saldamente, rendendo il filo di seta sia resistente che non digeribile per funghi e batteri. La seta ha bisogno della giusta mescolanza di ordine e disordine: troppo ordine la fa diventare friabile, troppo poco e diventa debole. I ragni usano il processo di espulsione per controllare le proprietà meccaniche della seta, il che a sua volta permette loro di adattare la ragnatela alle condizioni ambientali e ai tipi di prede disponibili". Questi meccanismi si sono evoluti indipendentemente in molti animali diversi: alcune falene da seta hanno persino sequenze del DNA della seta paragonabili ai ragni. Capire questi processi dovrebbe permettere lo sviluppo di polimeri artificiali che riproducano le proprietà della seta di grande resistenza e durata. "Sembra che la produzione della seta sia circa mille volte più efficiente in termini energetici rispetto alla produzione della plastica sintetica - dice il prof. Vollrath - e stiamo cominciando a capire come imparare dalla seta a creare nuovi e più efficienti polimeri artificiali". Il progetto usa anche modelli molecolari in modo che i ricercatori possano capire meglio i dati raccolti. "Costruiamo modelli a partire da principi primi", spiega il prof. David Porter, che lavora al progetto SABIP. Questo approccio permette al team di ottimizzare le condizioni di collaudo per produrre informazioni più approfondite. In precedenza, i ricercatori si erano concentrati sui bachi da seta, ma i bachi avvolgono la seta, il che rende il processo difficile da studiare. I ragni invece producono seta dritta che può essere avvolta in condizioni controllate, raccolta e studiata. Il prof. Vollrath riconosce che "L'Advanced Grant del CER ci ha permesso di mettere insieme questi diversi elementi del progetto e il generoso finanziamento ha reso possibile il nostro team". Il team sta anche lavorando per la commercializzazione della tecnologia e dei risultati. "Siamo in contatto con aziende europee che usano la seta nei tessuti, di bio-tech e impianti medici - visto che la seta è bio-compatibile e può essere resa persino biodegradabile". Altre potenziali applicazioni includono la fondazione di industrie per la produzione della seta in nuove regioni, come l'Africa, adattate alle specie locali di bachi e agli alberi del luogo. - Fonte: Prof. Fritz Vollrath - Coordinatore del progetto: University of Oxford, Regno Unito - Titolo del progetto: Silks as Biomimetic Ideals for Polymers - Acronimo del progetto: SABIP - Sito web del prof. Fritz Vollrath - Programma di finanziamento del 7° PQ (Bando CER): Advanced Grant 2008 - Finanziamento CE: 2,3 milioni di euro - Durata del progetto: cinque anni