Mentre un giorno mangiavamo da asporto, Gli scienziati dell'Università di Chicago Bozhi Tian e Yin Fang hanno iniziato a pensare ai noodles, in particolare, la loro elasticità. Una specialità di Xi'an, La città natale di Tian in Cina, sono le tagliatelle di grano allungate a mano fino a diventare gommose, forti ed elastiche. Come mai, si chiedevano i due scienziati dei materiali, non sono diventati magri e deboli invece?

Hanno iniziato a sperimentare, ordinare libbre e libbre di noodles dal ristorante. "Sono diventati molto sospettosi, " ha detto Fang. "Penso che pensassero che volevamo rubare i loro segreti per aprire un ristorante rivale".

Ma quello che stavano preparando era una ricetta per il tessuto sintetico, che poteva imitare molto più da vicino la pelle e i tessuti biologici rispetto alla tecnologia esistente.

"Si scopre che i granuli di amido comune possono essere l'ingrediente mancante per un composito che imita molte delle proprietà dei tessuti, " disse Zanna, un ricercatore postdottorato di Chicago e autore principale di un nuovo articolo pubblicato il 29 gennaio sulla rivista Questione . "Pensiamo che questo potrebbe cambiare radicalmente il modo in cui possiamo realizzare materiali simili ai tessuti".

La svolta consente al tessuto sintetico di allungarsi in più direzioni ma di guarire e difendersi riorganizzando le sue strutture interne, che è il modo in cui la pelle umana si protegge. La scoperta potrebbe un giorno portare ad applicazioni dalla robotica morbida e dagli impianti medici al confezionamento alimentare sostenibile e alla biofiltrazione.

Come molte delle invenzioni della natura, la pelle e i tessuti sono straordinari capolavori di ingegneria difficili da imitare per gli esseri umani. Tian è un ricercatore leader in questo settore, affrontare questo problema cercando di costruire interfacce tra tessuti biologici e sistemi artificiali.

La maggior parte delle attuali opzioni per i tessuti sintetici può gestire solo una o due delle caratteristiche del tessuto biologico:malleabilità ma non forza, o forza ma non autoguarigione.

Sperimentando sulle tagliatelle, gli scienziati hanno scoperto che la struttura interna consisteva in una rete di glutine costellata di granuli di amido. "In realtà assomigliava molto a un tessuto biologico, "Fang ha detto, "perché il tessuto è costituito da una matrice extracellulare che supporta le singole cellule".

Il tessuto sintetico è solitamente costituito da una rete di gel, che imita la struttura della matrice extracellulare, ma non contiene un analogo per le cellule. Ma gli scienziati si sono chiesti:e se le cellule fossero una componente importante della meccanica dei tessuti?

L'idea di Tian e Fang, era di incorporare granuli di amido in una matrice di gel, pensando che questo avrebbe cambiato il modo in cui il materiale si muoveva.

Lo ha fatto. Il "tessuto" non era solo forte e flessibile, ma è cambiato dopo che è stato allungato, proprio come succede quando alleni i muscoli. "Questo 'effetto memoria' in particolare è estremamente difficile da replicare sinteticamente, " disse Tian, che è professore associato presso il Dipartimento di Chimica.

La differenza cruciale è la presenza dei granuli di amido. Possono spostarsi leggermente in posizione quando il materiale è teso, e la loro capacità di muoversi modifica costantemente la struttura interna, permettendo al "tessuto" di deformarsi quando altrimenti potrebbe rompersi.

I loro legami a idrogeno, che può riformarsi dopo essere stato rotto, anche permettere al materiale di guarire se stesso. "Finché sono ancora in contatto fisico, quei legami finiranno per riformarsi, "Ha detto Yin.

Il concetto offre possibilità per una serie di applicazioni. Fang in particolare è interessata all'utilizzo del materiale per il confezionamento degli alimenti. Le arance o le banane hanno bucce costituite da una matrice simile che assorbe l'impatto quando rimbalzano su un camion, ma altri alimenti no e i componenti sono biodegradabili.

Gli impianti medici sono un'altra area. La maggior parte ha bisogno di componenti rigidi, come protesi articolari, ma questi tendono a provocare l'infiammazione nel corpo umano. Tian ha spiegato che una delle ragioni principali è che c'è una discrepanza meccanica tra il titanio duro o l'acciaio e i tessuti molli del corpo; il tessuto sintetico potrebbe fungere da intermediario che allevia i sintomi. "Abbiamo anche un disperato bisogno di un organo sintetico in grado di filtrare selettivamente, come fanno i reni umani, e questo può offrire una via a quel tipo di biofiltrazione, " ha detto Tian.

Tian e Fang possono anche immaginare il concetto utile nella robotica morbida, un campo emergente che consente ai robot di avere abilità che i materiali duri non hanno, come spremere in piccoli punti o afferrare delicatamente oggetti.

"Ci sono tante possibilità, " Ha detto Fang. "Non vediamo l'ora di esplorare più in dettaglio."

"Questo è davvero un nuovo punto di vista sulla biomimetica, " Ha detto Tian. "Di solito in questo campo stiamo imitando l'evoluzione naturale. Ma puoi anche emulare le pratiche umane che si sono evolute, in questo caso, oltre mille anni di produzione di noodles in Cina."