Dalle piante carnivore nuovi materiali per i robot soffici


MILANO – Le piante carnivore? Servono eccome. Anche a chi progetta una nuova generazione di materiali artificiali. Proprio così, materiali dalle proprietà inedite: capaci di cambiare forma imitando il meccanismo con cui le foglie intrappolano le prede. I movimenti delle piante carnivore potrebbero essere applicati nello sviluppo dei robot soffici. A indicarlo è uno studio multidisciplinare pubblicato sulla rivista dell’Accademia americana delle scienze (Pnas) dai ricercatori del Centro della Complessità e i Biosistemi dell’Università degli Studi di Milano, che ha analizzato i meccanismi tramite i quali una di queste piante, Drosera capensis, chiude le sue foglie attorno agli insetti – rimasti appiccicati alle sue superfici – per poi digerirli.

Le piante carnivore affascinano gli scienziati da molto tempo, tanto che lo stesso Charles Darwin ha scritto un libro su di loro. Gran parte della ricerca che le riguarda si è concentrata sui processi biochimici che ne regolano il movimento delle foglie. Così facendo sono state identificate diverse molecole, fra le quali anche gli ormoni vegetali, che vengono attivate dalla presenza di una preda inducendo a loro volta la chiusura della foglia attorno a essa. Quali siano le forze meccaniche che, in Drosera capensis, consentono questo processo, non è però ancora chiaro. Altre piante carnivore sono in grado di accumulare energia elastica che viene poi rilasciata con movimenti estremamente rapidi, ma Drosera capensis non agisce così: le sue foglie, infatti, ci mettono dai venti minuti alle tre ore per chiudersi, il che suggerisce che il processo fisico coinvolto sia diverso.

I ricercatori del CC&B sulla traccia di Darwin ma usando tecniche sofisticate, hanno studiato come la foglia della pianta di Drosera capensis è in grado di piegarsi quando viene stimolata, per esempio con una goccia di latte. L’approccio è stato interdisciplinare e ha combinato studi di biofisica con la microscopia di struttura della foglia, l’analisi quantitativa di fattori come l’auxina coinvolti nella crescita delle cellule e simulazioni al computer che hanno consentito la realizzazione di un metamateriale che racchiude tutte le proprietà biologiche osservati nella pianta. Questo studio oltre ad aver dato la possibilità di creare un nuovo materiale ha consentito anche di comprendere che il meccanismo utilizzato dalla foglia per piegarsi sulla preda è legato alle proprietà strutturali delle cellule che compongono la foglia.

“Mi è capitato di leggere con attenzione cosa aveva scritto Darwin sulle piante carnivore/insettivore e sono stata affascinata da come potessero piegarsi e su come la natura era capace di creare meccanismi così sofisticati”, ha detto Caterina La Porta, professoressa di Patologia Generale al Dipartimento di scienze e politiche ambientali dell’Università degli Studi di Milano e ideatrice e coordinatrice di questa ricerca. “Come patologa generale”, continua Caterina La Porta, “voglio capire i meccanismi che usa la natura e comprendere come funzionano le piante carnivore è stata una sfida incredibile che mi ha aiutato a capire meglio come la natura combina proprietà meccaniche e biochimica per raggiungere i suoi obiettivi”.

 “Una strategia simile può essere sfruttata per sviluppare altri metamateriali – cioè materiali artificiali dotati di proprietà in genere non presenti in natura – in grado di mutare forma”, aggiunge Stefano Zapperi, professore di Fisica teorica al Dipartimento di Fisica dell’Università degli Studi di Milano e secondo coordinatore dello studio. Questi nuovi metamateriali ispirati alle piante potrebbero venire utilizzati come componenti nella cosiddett ‘soft robotics’.

 


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Carlo Verdelli
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