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Alimentare i bachi con il grafene per produrre una super-seta

Quando la natura fa avanzare la scienza dei materiali.
Immagine: I Love Coffee dot Today/Shutterstock

Da sempre la seta è un materiale molto singolare. Questa fibra proteica naturale, una delle più strane che si possano trovare in natura, è raccolta dai bozzoli di larva del Bombyx mori, meglio noto come baco da seta. Dopo 5.000 anni di allevamento selettivo, il baco esiste sulla Terra esclusivamente per il beneficio del commercio della seta—un insetto che va maneggiato con molta cura al fine di ottenere un singolo bozzolo che consiste in 3.000 piedi di filamenti sottili prodotti dalla bava del bruco.

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L'industria della seta era in declino nel corso dell'ultimo mezzo secolo a causa dell'avvento dei tessuti sintetici, in particolare del nylon. Non abbiamo più realmente bisogno della bava del baco per realizzare cose come i paracaduti o le calze. Ma questa non è l'unica finalità che si può ottenere—dei chimici stanno lavorando duramente per realizzare una seta migliore con l'aiuto di un vecchio amico del settore, il Bombyx mori. In un paper pubblicato la scorsa settimana in Nano Letters, un gruppo di chimici cinesi descrive la creazione di una nuova e potenziata fibra di seta, creata da bachi che sono nutriti con una dieta a base di nanotubi di carbonio e grafene. È parecchio strano.

La super seta ibrida non è un'idea nuovissima. In passato, i ricercatori hanno aggiunto alla seta coloranti, agenti antimicrobici, conduttori polimeri e nanoparticelle, incorporandoli direttamente nei filamenti o nell'alimentazione dei bachi.

I bachi sono creature molto elementari. Consistono soprattutto di spazio per lo stomaco, che è riempito con foglie di gelso per 27 giorni o meno in modo tale che un baco possa esistere come baco prima di filare i suoi bozzoli, cercando un luogo adatto per nascondersi e trasformarsi in farfalla. La seta è prodotta da un paio di ghiandole salivarie e comprende due elementi distinti: la fibroina e la sericina. La fibroina è l'elemento solido e duraturo della seta. È espulsa in forma di liquido attraverso due buchi situati nella parte frontale del baco, dove si solidifica in due filamenti che s'induriscono appena entrano in contatto con l'aria. Nel frattempo, il baco secreta la sericina, che agisce come un agente collante e unisce i filamenti.

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Immagin e: Zhang et al

I ricercatori della Tsinghua University, promotori del nuovo studio, non sanno esattamente come introdurre il grafene e i nanotubi di carbonio nella dieta del baco—le foglie di gelso dovrebbero essere spruzzate con un liquido che contiene alcuni materiali aggiunti—per adattarli a tutto il processo.

"Questa strategia di alimentazione naturale potrebbe essere facilmente percorribile, creando una nuova strada per la produzione di fibre di seta super-resistenti su larga scala," sottolinea l'autore. "Vale la pena notare che ci sono ancora parecchie e importanti domande a cui il nostro lavoro non trova risposta, al momento. Per esempio non sappiamo qual è il limite di sicurezza dei nanocarboni nella dieta dei bachi, quanti dei nanocarboni assimilati dai bachi sono incorporati nella seta, e qual è il preciso processo biologico."

I filamenti di seta potenziata sono più forti del 50 per cento rispetto alla seta normale, e sono anche elettroconduttori. Quest'ultima proprietà potrebbe rendere il materiale utile per i sensori dei futuri materiali smart, mentre l'aumento della resistenza potrebbe prestarsi per impianti biomedici duraturi. Ma capire come raggiungere questi risultati dai bachi è un prerequisito per ottenere queste applicazioni nel mondo reale. È il prossimo passo.