pelle
Una seconda pelle artificiale
Art. inviato in privato da Francesco Melis, 28\11\2012, h.00.26.

Da Repubblica del 28 novembre 2012

http://www.repubblica.it/scienze/2012/11/28/news/una_seconda_pelle_artificiale_si_ripara_da_sola_come_in_un_film-47006234/?ref=HREC2-13

si ripara da sola, come in un film
Creata nei laboratori dellUniversit di Stanford,  sensibile alla
pressione e pu guarire molto velocemente. Il nuovo tessuto
artificiale avr diverse applicazioni, dallelettronica alle protesi di
nuova generazione
di MASSIMILIANO RAZZANO

LA SAGA cinematografica di Terminator  una di quelle di maggior
successo nell'ambito della fantascienza. Laspetto forse pi inquietante
di quei robot-killer era la grande somiglianza con gli esseri umani, a
partire dalla pelle artificiale che ricopriva lo scheletro metallico. Ma
se la fiction ci ha abituati a robot umanoidi dotati di pelle quasi
umana, allUniversit di Stanford quel tessuto lo stanno creando davvero.

La nuova pelle artificiale, sviluppata da un team interdisciplinare
coordinato dal prof. Zhenan Bao, pu infatti auto-ripararsi in seguito a
graffi o tagli. Inoltre, le sue propriet di conducibilit elettrica
sono fondamentali per rendere questo tessuto sensibile alla pressione e
al tocco, in maniera analoga alla nostra pelle. La nuova ricerca,
pubblicata su Nature Nanotechnology, rappresenta un significativo passo
nella tecnologia della pelle artificiale e potrebbe avere presto molte
applicazioni, dalle protesi di nuova generazione a dispositivi
elettronici capaci di ripararsi da soli.

100% pelle? Nessuno conosce le propriet della pelle umana come i
ricercatori che cercano di copiarla. La pelle  infatti la nostra
interfaccia verso il mondo esterno. Una complessa rete di nervi invia
continuamente segnali al cervello, creando quel senso del tatto che ci 
utilissimo per avvertire la temperatura di un oggetto o saggiarne la
superficie. Ma la pelle  anche una barriera molto efficiente che
protegge il nostro corpo dalle molte minacce, microscopiche e
macroscopiche, che si nascondono nellambiente esterno. Ogni tanto pu
danneggiarsi, graffiarsi o tagliarsi, ma in tempi relativamente rapidi
pu guarire e tornare praticamente come nuova.
Cercare di ricreare tutte queste propriet in laboratorio non  un
compito semplice, come testimoniano le molte ricerche condotte in questi
anni. Il gruppo di Stanford non  infatti il primo a creare in
laboratorio una pelle sintetica con queste propriet. Tuttavia, i
tessuti prodotti finora soffrono di alcune importanti limitazioni.
Alcuni possono ripararsi da soli ma richiedono lesposizione ad alte
temperature oppure a certi tipi di luce. Altri materiali funzionano a
temperatura ambiente ma possono ripararsi solo una volta, perch la
struttura meccanica e chimica viene cambiata in modo irreversibile
durante il processo.
Inoltre, questi materiali artificiali hanno una scarsa conducibilit
elettrica, essendo basate su polimeri molto simili alla plastica, che
tipicamente si comporta da isolante. Una buona pelle dovrebbe infatti
poter condurre elettricit, come commenta Chee-Keong Tee, uno dei
coautori del lavoro: Per interfacciare questo materiale con il mondo
digitale, idealmente volete che sia un conduttore. La possibilit di
condurre corrente elettrica  infatti un processo fondamentale per
ricreare artificialmente la sensibilit al tocco, sfruttando una
tecnologia analoga a quella dei moderni dispositivi touch screen.

Dentro la pelle artificiale. Per creare la nuova pelle artificiale, il
gruppo di Bao  riuscito a combinare due ingredienti in modo da
rendere il tessuto robusto, touch e capace di ripararsi in tempi
rapidi. Il componente principale  un polimero plastico composto da
lunghe catene di molecole unite da legami a idrogeno. Questi legami
molecolari sono relativamente facili da spezzare, ma quando vengono
nuovamente in contatto, permettono un rapido riaggiustamento delle
molecole ricreando la struttura originale.
Questa base polimerica rende inoltre il materiale molto morbido e
flessibile. I ricercatori hanno poi aggiunto a questo composto
polimerico delle sferette di nickel grandi pochi micron (1 micron = 1
millesimo di millimetro). Queste micro-sfere non solo rendono il
materiale complessivamente pi resistente, ma aumentano notevolmente la
conducibilit elettrica del materiale. Sulle sfere sono presenti infatti
delle piccole punte capaci di concentrare il campo elettrico e rendere
cos pi facile lo scorrimento degli elettroni nel materiale. Una
ricetta senza dubbio innovativa, che si  rivelata vincente al momento
dei test di laboratorio.

A prova di bisturi. Il test sicuramente pi interessante  stato anche
quello pi semplice. Un pezzetto di pelle artificiale ed un bisturi per
tagliarlo in due. Dopo aver portato a contatto le due parti ed applicato
una leggera pressione, i ricercatori hanno osservato che in pochi
secondi il materiale aveva recuperato il 75% della resistenza e
conduttivit elettrica originale. In meno di mezzora poi il materiale
era tornato come nuovo: una capacit di guarigione impressionante se
pensiamo che la pelle umana impiega almeno qualche giorno. Ripetendo il
taglio cinquanta volte, gli autori hanno poi dimostrato che questa pelle
a prova di taglio  capace di tornare ogni volta come nuova.

Il tatto artificiale. I ricercatori hanno poi studiato la possibilit di
usare questo tessuto come sensore, per ricreare in formato digitale il
nostro senso del tatto. La chiave per questo tatto artificiale sono le
microsfere di nickel. Dal momento che il polimero si comporta come un
isolante, gli elettroni si muovono a fatica al suo interno. Ma le sfere
di nickel aiutano il percorso degli elettroni, come le rocce in mezzo ad
un ruscello. Saltando da una sfera allaltra, gli elettroni possono
cos muoversi pi facilmente nel materiale. La distanza fra le sferette
determina lenergia richiesta agli elettroni per saltare da una roccia
allaltra.
Applicando una piccola pressione sul tessuto, la distanza fra le sfere
varia modificando quindi la conducibilit elettrica. Misurando il flusso
di corrente elettrica che attraversa il materiale  quindi possibile
determinare se la pelle artificiale  sottoposta a tensioni o pressioni.
Secondo gli autori, in questo modo  possibile sentire la pressione
corrispondente ad una stretta di mano. Per valutare meglio questa
sensibilit i ricercatori hanno applicato il tessuto ad un piccolo
manichino, dimostrando cos la grande utilit di questo materiale per la
realizzazione di protesi.

Protesi, circuiti e robot. Ma il campo delle protesi non  lunica
applicazione della nuova pelle artificiale. Come ricordano gli autori,
questo materiale pu avere notevoli applicazioni anche in altri campi,
ad esempio nella creazione di dispositivi elettronici capaci di
ripararsi da soli. A Stanford stanno anche pensando a come rendere il
materiale trasparente, in modo da creare patine di rivestimento per
circuiti o schermi touchscreen. C poi linteressante possibilit di
creare robot umanoidi sempre pi realistici ed indistinguibili dagli
esseri umani. Ma niente paura: da qui ai Terminator, per fortuna la
strada  ancora lunga.

(28 novembre 2012)
