Dal Design della Natura alla Tecnologia Avanzata: Ragnatele 3D contro Pandemie
All’interno del panorama scientifico innovativo, spesso si cercano soluzioni ispirate direttamente dalla natura. Le ragnatele, ammirate per la loro splendida delicatezza, potrebbero emergere come dispositivi di punta nel rilevamento di virus nell’ambiente circostante. Jiangtao Cheng, specialista nell’innovazione naturale e docente presso il Dipartimento di Ingegneria Meccanica della Virginia Tech, guida questa rivoluzionaria ricerca. Grazie al sostegno della Binational Science Foundation tra USA e Israele, Cheng e il suo gruppo stanno sperimentando un metodo biologicamente ispirato per trasformare le ragnatele in dispositivi di rilevazione precoce per agenti patogeni, tra cui il COVID. Per realizzare ciò, fanno affidamento sulla stampa 3D.
Dall’Interazione delle Gocce alla Rivelazione dei Dati Cheng ha una profonda conoscenza dell’interazione dei fluidi a livelli micro e nanometrici con tecnologie ottiche, come la luce laser. Questo lo ha portato a identificare che le gocce d’acqua sono in grado di catturare particelle dell’aria, siano esse semplice polvere o microrganismi nocivi. Utilizzando la tecnologia laser, una volta che una particella è intrappolata in una goccia d’acqua, il team può analizzarla. La luce laser, interagendo con la goccia, fornisce dati che funzionano come “impronte digitali”, rivelando il contenuto della goccia in tempo reale.
La Scelta delle Ragnatele Ecco dove le ragnatele diventano protagoniste. Le ragnatele bagnate dalla rugiada sono contenitori perfetti per molte gocce d’acqua e la fibra della ragnatela è ottimale per veicolare la tecnologia ottica di Cheng. Le ragnatele agiscono così come un complesso sistema di sensori. Tuttavia, Cheng e il suo team hanno affrontato una sfida: per un rilevamento efficace, ogni goccia d’acqua doveva avere più particelle. La soluzione? Utilizzare un elettrodo per magnetizzare e concentrare più particelle sulla ragnatela, potenziando l’efficienza del rilevamento.
Creazione di Ragnatele con la Stampa 3D Affinché il concetto diventi realtà, il team ha adottato la stampa 3D. Combinando materiali sia naturali che artificiali, hanno prodotto simulacri di ragnatele che sono sia flessibili che robusti. Queste ragnatele non solo raccolgono efficacemente le gocce d’acqua ma assicurano anche una perfetta conduzione della luce laser.
Una Tecnologia a Portata di Mano Una volta prodotte queste ragnatele sintetiche, l’obiettivo è quello di esaminare le particelle raccolte. In collaborazione con Qiang Le della Hampton University, è in sviluppo un’app per smartphone che potrebbe fornire risultati e avvisi immediati su pericoli nell’aria. Cheng intravede vasti impieghi per questa innovazione, estendendosi dalla salvaguardia ambientale alla prevenzione di malattie e alla sicurezza globale.
Mentre l’Organizzazione Mondiale della Sanità ha già identificato una serie di malattie con un potenziale pandemico, l’emergenza della “Malattia X”, un patogeno ancora non identificato con potenziale pandemico, sottolinea la necessità di rilevamenti rapidi. La gravità delle future minacce patogene nell’aria non può essere sottovalutata.
Con minacce come Ebola, SARS e Zika già presenti nella “lista delle malattie prioritarie” dell’OMS, l’innovativo approccio di Cheng, che combina l’ispirazione naturale con la tecnologia all’avanguardia, potrebbe rappresentare una barriera essenziale contro le future minacce globali.
