Edoardo Capuano

Il collagene è il componente fondamentale di muscoli, tessuti, tendini e legamenti nei mammiferi. È anche ampiamente usato nella chirurgia ricostruttiva e cosmetica.

Sebbene gli scienziati abbiano una buona conoscenza di come comportarsi nell'ambito tessutale, alcune proprietà meccaniche chiave del collagene su scala nanometrica rimangono ancora da scoprire. Un recente studio sperimentale condotto da ricercatori dell'Università dell'Illinois a Urbana-Champaign, della Washington University di St. Louis e della Columbia University su fibre di collagene su nanoscala ha riportato le ragioni, in precedenza imprevedibili, per cui il collagene è un materiale così resistente.

Poiché una fibrilla di collagene è circa un milionesimo di dimensione della sezione trasversale di un capello umano, studiarla richiede attrezzature altrettanto piccole. Il gruppo del Dipartimento di Ingegneria Aerospaziale dell'Università dell'Illinois ha progettato minuscoli dispositivi - Sistemi micro-elettro-meccanici - di dimensioni inferiori a un millimetro, per testare le fibrille di collagene.

Il dottor Debashish Das,(1) uno studioso post dottorato dell'Università dell'Illinois coinvolto nel progetto ha asserito: "Usando i dispositivi di tipo MEMS per afferrare le fibrille di collagene sotto un microscopio ottico ad alto ingrandimento, abbiamo allungato le singole fibre per imparare come si deformano e il punto in cui si rompono. Abbiamo anche ripetutamente allungato e rilasciato le fibrille per misurare le loro proprietà elastiche e non elastiche e come rispondono a ripetuti carichi."

Debashish Das ha inoltre spiegato: "A differenza di un elastico, se si stira il tessuto umano o animale e poi lo si rilascia, il tessuto non torna alla sua forma originale. Questo comportamento è stato conosciuto e compreso a livello del tessuto e attribuito allo scorrimento nanofibrillare o alla sostanza idrofila gelatinosa tra le fibrille di collagene. Le singole fibrille di collagene non sono state considerate come importanti contributori al comportamento viscoelastico complessivo, ma ora abbiamo dimostrato che i meccanismi del tessuto dissipativo sono attivi anche alla scala di una singola fibrina di collagene."

I ricercatori di Stanford hanno sviluppato un guanto elettronico che conferisce alle mani di un robot di toccare delicatamente un lampone senza schiacciarlo

In un recente articolo pubblicato su Science Robotics,(1) la dottoressa Zhenan Bao(2) e il suo team hanno dimostrato che i sensori funzionano abbastanza bene da consentire a una mano di un robot di toccare una bacca delicata e gestire una palla da ping-pong senza schiacciarli.

La dottoressa Zhenan Bao spiega: “questa tecnologia ci permetterà in futuro di conferire ai robot quel tipo di capacità di rilevamento che si trova nella pelle umana. I sensori nella punta delle dita del guanto misurano simultaneamente l'intensità e la direzione della pressione, due qualità essenziali per raggiungere la destrezza manuale.

I ricercatori devono ancora perfezionare la tecnologia per controllare automaticamente questi sensori con l'obiettivo di conferire a un robot, che indossa il guanto tecnologico, la destrezza nel tenere un uovo tra il pollice e l'indice senza romperlo o lasciarlo scivolare.”

Un team di ricerca ha sviluppato sensori biologici che analizzano la saliva e inviano i risultati a una banca dati medica

Scienziati della Scuola di Medicina dell'Università di Washington stanno lavorando con l'obiettivo di sviluppare una tecnologia da implementare ai denti che potrebbe essere utilizzata un giorno per rilevare i primi segni di determinate malattie in pazienti ad alto rischio analizzando la loro saliva o il fluido crevicolare gengivale.

“I biosensori basati sull'analisi della saliva hanno suscitato molto interesse a causa del loro potenziale per ampie applicazioni in medicina”, spiega la dottoressa Erica Lynn Scheller,(1) che ha studiato odontoiatria e ora è assistente alla cattedra di medicina e di biologia cellulare e fisiologia nella Scuola di Medicina. “Stiamo lavorando per sviluppare un sensore biologico che misuri specifici peptidi attivi nella malattia parodontale e che verrebbe utilizzato in combinazione con un dispositivo wireless per recuperare tali dati.”

“Assomiglia a un dente elettronico”, ha detto il dottor Shantanu Chakrabartty,(2) professore di ingegneria elettrica e dei sistemi presso la School of Engineering & Applied Science e partner del progetto, attualmente finanziato da una sovvenzione di 1,5 milioni di dollari del National Institutes of Health.