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Il vetro ispirato dai tardigradi

Lo studio dei tardigradi, piccoli invertebrati in grado di sopravvivere in condizioni estreme, ha portato all’invenzione di un nuovo tipo di vetro.
Il vetro è noto per essere un solido amorfo, cioè privo di una struttura cristallina ordinata. Perciò l’annuncio sui Proceedings of the National Academy of Sciences di un nuovo tipo di vetro dotato di ordine molecolare ha fatto rapidamente il giro del mondo. Ingegneri attratti dai tardigradi Siamo all’Università di Chicago, dove ingegneri molecolari studiano da decenni le insolite caratteristiche dei tardigradi. Questi curiosi animaletti, di dimensioni microscopiche e presenti ovunque, hanno capacità al limite del soprannaturale di sopravvivere in condizioni avverse. Non solo resistono al caldo e freddo estremi, al vuoto e alle radiazioni, ma anche alla totale disidratazione, che risulterebbe letale per quasi tutte le altre forme di vita. Quando vengono disidratati, i tardigradi si rivestono molto rapidamente di molecole vetrose ed entrano in uno stato di vita sospesa in cui possono restare anche per 10 anni. Una volta reidratati, tornano in vita come per magia, riattivando come se niente fosse tutte le normali funzioni vitali. Queste peculiarità hanno incuriosito gli ingegneri di Chicago, determinati a carpire i segreti della loro biologia.

Un tardigrado fotografato al microscopio elettronico a scansione. Questo minuscolo invertebrato di appena 0,1-1,5 mm di lunghezza può sopravvivere in condizioni estreme (immagine: Wikimedia Commons).
Vetrificazione sui generis L’idea è quella di ricreare in laboratorio il processo di vetrificazione dei tardigradi, combinando modelli informatici e dati sperimentali di precedenti ricerche. I risultati sono stati presentati in un secondo studio pubblicato sul Journal of Chemical Physics insieme a colleghi francesi e del Wisconsin. I ricercatori hanno scaldato un campione di materiale in una camera a vuoto, facendolo prima vaporizzare e poi condensare su una superficie sperimentale. In questo modo sono riusciti a creare un modello su scala atomica di nuovi materiali vetrosi con strutture ordinate, ottenuti manipolando il loro orientamento molecolare. È ancora presto per stabilire in che misura i processi simulati possano essere riprodotti in esperimenti reali, ma i risultati sono molto incoraggianti.
Due ricercatori che hanno preso parte allo studio presso il Research Computing Center  dell'Università di Chicago (immagine: Joel Wintermantle).
Implicazioni teoriche e pratiche della scoperta

A livello teorico, si tratta di un importante contributo che fa luce sulle insolite e in parte misteriose proprietà del vetro, un solido che ha la struttura di un liquido. Per la prima volta, si è dimostrata la possibilità di creare vetro a partire da un’organizzazione molecolare ben definita.

Le potenziali applicazioni di questi nuovi materiali, poi, sono molteplici. Per esempio potrebbero migliorare l’efficienza di strumenti elettronici come diodi a emissione di luce, fibre ottiche e celle solari. Inoltre le molecole che i tardigradi (ma anche alcune piante) usano per fabbricarsi i propri rivestimenti protettivi vetrosi sono già sfruttate nell’industria alimentare e farmaceutica. Questi organismi infatti hanno ispirato nuove tecniche per stabilizzare a lungo proteine di batteri e altre cellule coltivate in laboratorio senza ricorrere alla surgelazione.   Immagine banner in evidenza: Flickr Immagine box in homepage: Wikimedia Commons  
ricercatori vetro
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