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Il biomateriale si allunga come il muscolo
Molti gruppi di ricerca stanno cercando di sviluppare materiali con proprietà simili ai muscoli. Una delle grandi difficoltà è creare qualsiasi cosa con la giusta elasticità muscolare, la sua capacità di cambiare forma resistendo a un grande sforzo. Ora i ricercatori dell'Università della British Columbia (UBC) a Vancouver, in Canada, hanno sintetizzato un materiale a base di proteine che si estende esattamente come quello reale.
Legato ai muscoli: Gli anelli realizzati con idrogel a base di proteine sono mostrati alla luce ultravioletta (in alto) e alla luce normale (in basso).
Il nuovo materiale raggiunge l'elasticità del muscolo imitando la struttura microscopica di una gigantesca proteina muscolare chiamata titina. La struttura della titina assomiglia a una stringa con perline-globuli di sequenze proteiche piegate sono collegati da sequenze flosce e non strutturate. Hongbin Li, un chimico dell'UBC, e i suoi colleghi hanno costruito il nuovo materiale che imita questa struttura. Hanno scelto una sequenza proteica meccanicamente stabile che si ripiega su se stessa per formare globuli e un'altra proteina chiamata resilina per fungere da connettori flosci.
Il risultato è stato una mini-titina, una proteina che assomigliava strutturalmente alla titina ma è molto più piccola, dice Li. I ricercatori hanno collegato chimicamente i singoli filamenti proteici per formare un idrogel, un materiale solido e leggero che consiste principalmente di acqua, quindi hanno testato le proprietà meccaniche del materiale. Il team descrive il lavoro in un recente numero della rivista Natura .
Quando hanno testato il materiale, Li e i suoi colleghi hanno scoperto che si comportava in modo molto simile al vero tessuto muscolare. Quando viene allungato un po', rimbalza indietro come un elastico. Se allungato più vigorosamente, i domini proteici simili a sfere si dispiegano e dissipa un po' di energia prima di tornare al suo stato originale.
È una bella progressione lungo le linee della costruzione di un muscolo artificiale, afferma il fisico David Weitz dell'Università di Harvard, il cui gruppo studia la struttura delle reti proteiche muscolari. Altri gruppi stanno lavorando alla creazione di polimeri elettroattivi, che si contraggono quando stimolati da un segnale elettrico, in modo che il muscolo possa essere controllato. Il materiale attuale non ha questa caratteristica, ma aggiungerlo sarebbe il passo successivo, dice Weitz.
I muscoli artificiali potrebbero un giorno essere usati come impalcature per la crescita muscolare per riparare i danni nei pazienti; in dispositivi biologicamente compatibili per applicazioni mediche; anche per controllare robot senza utilizzare motori. Tuttavia, poiché le proteine tendono a disfarsi ad alte temperature e in condizioni ambientali difficili, questo non le rende ideali per le applicazioni industriali.