Un gruppo di ricercatori italiani ha creato una molla biocompatibile fatta con materiali di origine naturale dotata della facoltà di contrarsi e torcersi a seconda della temperatura e dell’umidità.
Gli ideatori, tra i quali abbiamo anche alcuni studiosi dell’Università di Bologna, hanno presentato il frutto delle loro ricerche sulla rivista Advanced Funcional Materials con il titolo “Biomimetic Tendrils by Four Dimensional Printing Bimorph Springs with Torsion and Contraction Properties Based on Bio-Compatible Graphene/Silk Fibroin and Poly(3-Hydroxybutyrate-co-3-Hydroxyvalerate)”. Le strutture potrebbero essere impiegate nel settore della medicina rigenerativa come dispositivi per la chirurgia intestinale.
Lo studio è stato finanziato dal Ministero della Ricerca e dell’Università nell’ambito del progetto PRIN2017 VISION e coordinato dal Dipartimento di Ingegneria Civile, Chimica, Ambientale e dei Materiali dell’Università di Bologna.
LA NATURA INSEGNA
Il team di ricercatori ha preso ispirazione dal mondo della natura per la progettazione di questa nuova molla biocompatibile. Il modello di riferimento, infatti, sono stati i viticci di alcune piante come quella di cetriolo che riescono ad avvitarsi e contrarsi a seconda delle condizioni ambientali che si trovano a fronteggiare.
Questa mobilità è possibile grazie alle proprietà possedute dai tessuti vegetali che compongono questi organi di sostegno.
IL CONTRIBUTO DELLA STAMPA 4D
Davide Morselli, tra gli autori dello studio e parte del gruppo di ricerca coordinato dalla professoressa Paola Fabbri del Dipartimento di Ingegneria Civile, Chimica, Ambientale e dei Materiali dell’Università di Bologna, ha dichiarato:
“Per realizzare queste molle a struttura elicoidale, simili ai viticci vegetali, è stato necessario ideare un dispositivo in grado di auto-trasformarsi al variare di una serie di stimoli esterni, come la temperatura e l’umidità. Per farlo abbiamo utilizzato un sistema di stampa in 4D, che utilizza la tecnologia della manifattura adattiva per accoppiare in una struttura coassiale due materiali che hanno opposti coefficienti di dilatazione termica”.
Proprio la stampa 4D viene definita “un’innovativa tecnica di manifattura adattiva che alle caratteristiche degli oggetti stampati in 3D permette di aggiungere la quarta dimensione, quella del tempo”.
I MATERIALI IMPIEGATI
Gli oggetti realizzati con queste nuove tecniche possono modificare la propria forma grazie ai materiali performanti di cui sono costituiti perché rispondono a stimoli come la luce, il calore e l’umidità.
Nello specifico, la nuova molla biocompatibile è composta da materiali polimerici derivanti da fonti rinnovabili. Tra questi abbiamo la seta modificata con grafene e un innovativo biopoliestere ad alta biodegradabilità. Questi materiali consentono alla molla di convertire l’energia termica in torsione meccanica permettendo una contrazione in caso di calore e un rilassamento in presenza di un innalzamento dell’umidità.
POSSIBILI IMPIEGHI
Essendo la molla biocompatibile è possibile ipotizzare un suo utilizzo nel campo della medicina rigenerativa. Infatti, i ricercatori hanno già effettuato con successo un test su un intestino artificiale. Dai rapporti redatti sembra che la molla sia stata in grado di: “stimolare la proliferazione e differenziazione cellulare nelle cellule epiteliali intestinali”.
L’esperto Davide Morselli ha aggiunto:
“Ricerche di questo tipo sono in grado di coniugare l’utilizzo di tecnologie avanzate, come la stampa 4D, con le caratteristiche di sostenibilità e funzionalità offerte dalle moderne bioplastiche. È un approccio importante per connettere avanzamento scientifico e responsabilità nello sviluppo di nuovi materiali: in questo senso, per portare avanti ricerche così complesse, la collaborazione fra centri e gruppi di ricerca che offrono diverse competenze è fondamentale”.
Il professor Fabio Fava, coordinatore nazionale del progetto VISION, ha affermato:
“Questo progetto di grande rilevanza nazionale sta offrendo un contributo molto importante allo sviluppo di nuovi materiali completamente ottenuti da fonti rinnovabili mediante approcci biotecnologici. Si tratta di un esempio di integrazione sinergica di competenze, coniugate per dare un contributo tangibile alla transizione verso l’economia circolare”.
FONTE: Comunicato Università di Bologna
