I ricercatori dell’Empa (Laboratori Federali Svizzeri per la Scienza e la Tecnologia dei Materiali) hanno sviluppato un processo all’avanguardia per stampare in 3D aerogel di cellulosa, un materiale biodegradabile dalle proprietà eccezionali. Questa innovazione apre la strada a nuove applicazioni, dall’isolamento termico di precisione nell’elettronica a impianti medicali personalizzati.
Cos’è un aerogel e perché è interessante?
Gli aerogel sono materiali ultraleggeri, altamente porosi e caratterizzati da eccellenti proprietà di isolamento termico. In passato, la loro fragilità li ha resi difficili da modellare in forme complesse. I ricercatori dell’Empa hanno superato questa sfida con l’innovativa tecnica della stampa 3D.
Cellulosa: un materiale “magico”
La cellulosa, il biopolimero più abbondante sulla Terra, rappresenta la base di partenza per questo aerogel. Tramite processi chimici relativamente semplici, i ricercatori estraggono dalla cellulosa delle nanoparticelle. Unendo due diverse tipologie di nanoparticelle – i cristalli di nanocellulosa e le nanofibre di cellulosa – si crea un “inchiostro” stampabile dalle proprietà ideali. Il team è riuscito ad ottenere un’ottima viscosità senza aggiungere additivi o riempitivi, preservando la biodegradabilità e il potere isolante del prodotto finale.
Le caratteristiche dell’aerogel stampato in 3D
Porosità controllata: L’inchiostro a base di cellulosa, che contiene solo il 12% di materia solida, dà origine a un aerogel estremamente poroso e quindi un eccellente isolante termico.
Anisotropia: Una proprietà unica del materiale stampato è la sua direzione strutturale che influenza sia la stabilità meccanica che la conducibilità termica. Questo consente di controllare gli assi su cui l’aerogel offre resistenza o isolamento ottimali.
Reversibilità: L’aerogel stampato può essere reidratato e asciugato più volte senza perdere la sua forma. Questo ne facilita conservazione, stoccaggio e trasporto, riducendo anche il rischio di contaminazione microbica.
Applicazioni nel campo medico
La biocompatibilità con tessuti e cellule viventi e la sua struttura porosa rendono l’aerogel di cellulosa ideale per applicazioni mediche:
Rilascio di farmaci: La sua porosità consente di assorbire farmaci e rilasciarli gradualmente nel corpo.
Impianti e scaffold cellulari: La stampa 3D produce strutture precise per la rigenerazione tissutale e per impianti personalizzati.
Versatilità: L’aerogel può essere reidratato con l’aggiunta di principi attivi solo al momento dell’uso, garantendo la stabilità ed efficacia dei farmaci.
Prospettive future
I ricercatori dell’Empa continuano a sviluppare questa tecnologia promettente. Stanno approfondendo sia gli aspetti legati alla stampa 3D degli aerogel di cellulosa sia approcci alternativi che impiegano altri biopolimeri (come l’alginato e il chitosano) per la distribuzione mirata di farmaci. L’obiettivo è sfruttare al meglio il potenziale di questi materiali versatili con un impatto positivo in vari settori, dalla microelettronica al campo medicale.
