Gli ingegneri di Sheffield fanno un importante passo avanti nello sviluppo di "micro-razzi" di seta che possono essere utilizzati in sicurezza in ambienti biologici.

Utilizzando un innovativo metodo di stampa a getto d'inchiostro 3D, i ricercatori dell'ingegneria chimica e biologica dell'Università di Sheffield hanno compiuto il passo più grande mai realizzato nella produzione di dispositivi microscopici per il nuoto in seta che sono biodegradabili e innocui per un sistema biologico.

Ciò significa che questi dispositivi hanno il potenziale per essere utilizzati nel corpo umano in futuro in applicazioni come la somministrazione di farmaci e la localizzazione di cellule tumorali.

Questa nuova tecnica consente ai ricercatori di utilizzare in modo più sicuro, materiali atossici, il che significa che i micro-razzi non causeranno danni o danneggeranno alcun tessuto vivente o ambiente biologico. Si tratta di uno sviluppo significativo in quanto i dispositivi precedenti erano costosi da produrre, complicato da fabbricare e realizzato con perline di polistirolo, nanotubi di carbonio o metalli che devono essere ricoperti da uno strato catalizzatore (come il platino) per poter nuotare con successo, questi dispositivi sono generalmente meno rispettosi dell'ambiente biologico in cui sono collocati.

I razzi sono solo 300 micron di lunghezza e 100 micron di diametro, lo spessore di un singolo capello umano, e creare la propria spinta, permettendo loro di "nuotare" attraverso qualsiasi fluido biologico contenente il carburante.

Questa è la prima volta che questi micro-razzi sono stati prodotti utilizzando un nuovo metodo di stampa a getto d'inchiostro reattivo, utilizzando una soluzione di seta disciolta mescolata con un enzima. Questa soluzione viene quindi inserita in una stampante a getto d'inchiostro 3D, quale, simile alla normale stampa a getto d'inchiostro, accumula strati di inchiostro per creare una colonna del razzo.

Stampando metanolo sopra la soluzione stampata si innesca una reazione che forma una forma a razzo rigido che intrappola l'enzima all'interno di una struttura reticolare di seta. Questo enzima agisce come catalizzatore, reagendo con le molecole di carburante per produrre bolle che spingono il razzo in avanti.

Usando un enzima come catalizzatore e la seta per formare il razzo, produce un dispositivo molto più sicuro che è biodegradabile, più economico e più semplice da realizzare, rimuovere una delle principali barriere ai micro-razzi che diventano una realtà al di fuori del laboratorio.

Dottor Xiubo Zhao, del Dipartimento di Ingegneria Chimica e Biologica di Sheffield afferma:"Utilizzando un enzima naturale come la catalasi e la seta che sono completamente biodegradabili, i nostri dispositivi sono molto più biocompatibili dei precedenti dispositivi per il nuoto".

"La tecnica di stampa a getto d'inchiostro ci consente anche di definire digitalmente la forma di un razzo prima che venga prodotto. Ciò rende molto più semplice ottimizzare la forma per controllare il modo in cui nuota il dispositivo".

La ricerca è stata finanziata da sovvenzioni dell'Engineering and Physical Sciences Research Council (EPSRC). Il documento "Stampa reattiva a getto d'inchiostro di micro-razzi di seta alimentati da enzimi biocompatibili" è stato pubblicato in Piccolo oggi.