11 febbraio 2009. -
Il moto dei batteri per produrre energia facendoli lavorare in applicazioni
ad alta miniaturizzazione, come gli impianti micromedicali, azionando motori
di dimensioni ridottissime. Trovare, insomma, un modo per mettere al lavoro
i batteri, come fossero animali da soma microscopici per sfruttare l'energia
del loro movimento. E farlo nel modo piu' semplice possibile, in modo da
renderne fattibile l'uso in apparati ad alta miniaturizzazione.
E' questa la direzione indicata dal risultato del lavoro di un team di ricercatori dell'Infm-Cnr che, simulando sistemi di batteri in soluzione hanno individuato un modo per creare ''motori batterici'' dal funzionamento prevedibile, costante, ed in grado di avviarsi senza intervento umano. La ricerca degli scienziati italiani e' stata pubblicata sulle Physical Review Letters.
Curiosita' scientifica fino a pochissimo tempo fa, i motori batterici sono diventati un campo di intensa ricerca da quando nel 2006 se ne e' dimostrata la fattibilita' in Giappone. "Si spera di poterne sfruttare le potenzialita' in un futuro prossimo, -spiega l'Infm-Cnr- per alimentare tutta una serie di apparecchi microscopici, come impianti micromedicali o nanodispositivi ancora tutti da inventare, per i quali i motori batterici potrebbero fornire una fonte di energia economica e di dimensioni ridottissime". Ma come funziona questo meccanismo?
Un motore batterico e' composto, oltre che di microrganismi, da due altri ingredienti: la soluzione in cui sono immersi e particolari microingranaggi che i batteri possono mettere in movimento. E' proprio da questi ingranaggi, come dall'albero di un motore automobilistico, che si progetta di estrarre energia. E le difficolta' per farlo nel modo piu' semplice possibile sono state superate da Luca Angelani, del laboratorio Smc di Infm-Cnr, e Roberto di Leonardo e Giancarlo Ruocco, del laboratorio Soft di Infm-Cnr.
"Se nel 2006 si sono utilizzati batteri geneticamente modificati e microingranaggi con leganti biochimici, con costi altissimi e rese bassissime, oggi grazie al lavoro dei ricercatori italiani si inverte il risultato: costi azzerati, e rendimento moltiplicato.
"La soluzione -spiega ancora l'Infm-Cnr- consiste nell'utilizzo di microingranaggi di una particolare forma asimmetrica, con denti di lunghezze differenti e orientati nella medesima direzione, simili a stelle lievemente sbilenche. E' sufficiente immergere questi ingranaggi in una soluzione di batteri, perche' questi ultimi col loro movimento spontaneamente li facciano girare a velocita' costante". In particolare, nella simulazione, batteri di escherichia coli imprimevano ai microingranaggi una velocita' costante di due giri al minuto.
"La somma di batteri e ingranaggi asimmetrici -prosegue l'ente di ricerca- e' l'unica vincente: particelle inanimate soggette al moto casuale non causano il movimento, e lo stesso accade per batteri al 'lavoro' su ingranaggi simmetrici". E con quali motivazioni si puo' convincere dei batteri a lavorare?
"I ricercatori -dice l'Infm-Cnr- hanno identificato il modo piu' semplice per 'costringere' i batteri a compiere il lavoro utile da cui estrarre energia. Alcune applicazioni resteranno certo fantasia, i calcoli, ad esempio, suggeriscono che con i batteri presenti in un metro cubo di soluzione si puo' generare potenza sufficiente per accendere una normale lampadina, ma moltissime altre possono venire immaginate".
"Che siano apparecchiature mediche, di misurazione, controllo o altro, la strada -taglia corto l'ente di ricerca- e' aperta perche' i batteri possano alimentare i microdispositivi del futuro".
