Gel creato in laboratorio: si muove con energia propria

Una gelatina in grado di camminare e muoversi in maniera autonoma consumando energia;  l’energia che serve per generare il movimento è data sempre dal molecole presenti nel gel stesso l’adenosintrifosfato:grazie alla biomimetica, l'imitazione della natura, la materia si fa attiva e mobile. Sfruttando le principali componenti dei 'motori' molecolari usati dalle cellule, sono riusciti a produrlo Tim Sanchez e colleghi della Brandeis University a Waltham, nel Massachusetts, che ne riferiscono su “Nature”. Il risultato si inserisce nel filone dei cosiddetti assemblaggi biomimetici, che hanno come obiettivo la realizzazione di sistemi in vitro che riproducono alcune caratteristiche essenziali delle cellule. Il gel “attivo” ottenuto in questo caso, una volta confinato in una gocciolina di un’emulsione acqua-olio, ha un flusso che ricorda molto da vicino il moto dei fluidi all'interno delle cellule.



MIcrotubuli colorati artificialmente di cellule in coltura: queste strutture rappresentano uno degli ingredienti fondamentali per la riproduzione in vitro di caratteristiche proprie delle cellule viventi, come il movimento autonomo (© Manfred Schliwa/Visuals Unlimited/Corbis)

Una delle caratteristiche delle cellule è quella di riuscire a deformare la loro stessa struttura producendo così un movimento. Si tratta di un tipo di mobilità molto diverso da quello che fa uso di elementi 'esterni' tipo ciglia o flagelli mobili. Il movimento 'strutturale' avviene invece all'interno della cellula senza applicare forze all'esterno. Ciò è reso possibile dal citoscheletro, una sorta di impalcatura deformabile in grado di modificare la forma della cellula e che le permettere di 'strusciarè, un movimento detto ameboide.

 Isolando e riproducendo in laboratorio alcune delle strutture biologiche che compongono questa impalcature, i ricercatori statunitensi sono riusciti a realizzare un gel in grado di muoversi in maniera indipendente allo stesso modo delle cellule ameboidi. Utilizzando una serie di microtubuli, sottili filamenti che danno forma al materiale, e delle molecole di chinesina, veri e propri motori capaci di 'camminarè lungo i microtubuli, i ricercatori sono stati in grado di far avanzare il gel. L'energia per questo movimento viene fornita da una molecola presente nel gel, l'adenosintrifosfato (Atp) lo stesso 'combustibilè usato dalle cellule. Lo studio rappresenta un importante passo in avanti nella comprensione delle meccaniche interne delle cellule ma sopratutto per lo sviluppo di sempre più evolute applicazioni tecnologiche ispirate alla natura.

Da rimarcare che il flusso attivo autosostenuto del gel intrappolato ha indotto un movimento autonomo anche nella gocciolina di substrato. Le stesse goccioline, pur muovendosi su traiettorie curvilinee invece che rettilinee, hanno dimostrato di poter percorrere una distanza di 250 micrometri in 33 minuti.
L'emergere di una motilità in un sistema relativamente semplice come quello studiato, sottolineano gli autori, offre l'opportunità di aprire nuovi campi di ricerca nella cosiddetta fisica della materia condensata "soffice", che ha permesso di ottenere notevoli risultati tecnologici utilizzando gel di polimeri, cristalli liquidi ed emulsioni.