I RICERCATORI DI DELFT UTILIZZANO LA STAMPA 3D PER CREARE FOGLIE ARTIFICIALI A BASE DI ALGHE PER MISSIONI SPAZIALI
Un team di ricercatori della Delft University of Technology (TU Delft) ha utilizzato una nuova tecnica di bioprinting 3D per creare un materiale vivente “foglia artificiale” fatto di cellule di alghe.
I materiali viventi, che hanno visto un maggiore utilizzo nella ricerca negli ultimi anni, sono realizzati integrando cellule biologiche viventi in gusci o matrici non viventi. La fabbricazione di tali materiali incontra spesso ostacoli relativi alla robustezza meccanica e alle prestazioni funzionali, ma il team di Delft è riuscito a aprire nuovi orizzonti.
La ricerca ha coinvolto la stampa 3D di microalghe direttamente in una cellulosa batterica non vivente – un composto organico di escrezione prodotto dai batteri – per creare un materiale resistente e flessibile in grado di fotosintesi. Con applicazioni nella conversione circolare del carburante e nella produzione di ossigeno nello spazio, il materiale delle foglie artificiali dovrebbe aprire la strada a un futuro più sostenibile.
“La stampa di cellule viventi è una tecnologia interessante per la fabbricazione di materiali viventi ingegnerizzati”, spiega Marie-Eve Aubin-Tam, professore associato presso TU Delft e coautrice dello studio. “Il nostro materiale vivente fotosintetico ha il vantaggio unico di essere sufficientemente robusto dal punto di vista meccanico per applicazioni in ambienti reali”.
Descritto dagli scienziati durante la stampa dell’inchiostro su un pezzo di carta, le microalghe viventi possono essere depositate sulla cellulosa batterica con risoluzioni su scala millimetrica. Poiché la cellulosa batterica è flessibile, resistente e di natura forte, il materiale risultante può essere attorcigliato e schiacciato senza mai perdere la sua forma originale. Inoltre, è anche completamente biodegradabile e facile da produrre su larga scala.
Con i depositi di alghe all’interno, il materiale è in grado di nutrirsi da solo per un periodo di diverse settimane tramite la fotosintesi. Il team di Delft è stato anche in grado di rigenerare il materiale per far crescere campioni più grandi in loco, utilizzando solo la coltura originale. Anche senza alcuna fonte di luce, è stato scoperto che il materiale bioprintato sopravvive stabilmente per almeno tre giorni.
“Abbiamo creato un materiale in grado di produrre energia semplicemente mettendolo nella luce”, afferma Kui Yu, Ph.D. studente coinvolto nel lavoro. “La natura biodegradabile del materiale stesso e la natura riciclabile delle cellule microalgali ne fanno un materiale vivente sostenibile”.
Il team ha citato le foglie artificiali come applicazione principale: materiali che imitano le foglie vere convertendo l’acqua e l’anidride carbonica in ossigeno ed energia. Con l’energia immagazzinata nelle alghe sotto forma di zucchero, può essere convertita in combustibile utilizzabile. Pertanto, ambienti difficili da raggiungere come la ISS o una colonia su Marte possono essere riforniti sia di ossigeno che di energia senza dover far crescere intere piante nei biomi.
La tecnologia può essere utilizzata anche per creare prodotti sensibili e di risposta qui sulla Terra. Questi materiali sarebbero in grado di reagire ai cambiamenti nell’ambiente, fornendo isolamento termico nelle giornate fredde o proprietà idrorepellenti in condizioni di pioggia.
Elvin Karana, un coautore dello studio, conclude: “E se i nostri prodotti di uso quotidiano fossero vivi: potrebbero percepire, crescere, adattarsi e alla fine morire? Questo progetto collaborativo unico mostra che questa domanda va oltre il regno del design speculativo. Ci auguriamo che il nostro articolo susciti nuove conversazioni tra le comunità del design e della scienza e ispiri nuove direzioni per le indagini sui futuri materiali viventi fotosintetici “.
Ulteriori dettagli dello studio possono essere trovati nel documento intitolato ” Bioprinting of Regenerative Photosynthetic Living Materials “. È coautore di Marie-Eve Aubin-Tam et al.
