I ricercatori hanno cercato a lungo di creare fibre resistenti che potessero essere utilizzate come cavi per sollevare oggetti, ispirandosi alla seta secreta da falene, ragni e molti altri insetti. Sviluppare tali fibre con la rigidità, l’elasticità e le proprietà adesive della ragnatela di un ragno è stata una sfida, fino ad ora, complessa. Arricchita con i giusti additivi, una proteina chiamata fibroina, sparata attraverso un ago stretto, può formare una fibra appiccicosa e resistente, secondo una nuova “svolta accidentale” descritta in Advanced Functional Materials. “Stavo lavorando a un progetto per realizzare adesivi estremamente resistenti usando la fibroina della seta. Mentre pulivo i miei bicchieri con acetone, ho notato un materiale simile a una ragnatela che si stava formando sul fondo del bicchiere”, ha affermato il coautore dello studio, Marco Lo Presti.
Inizialmente, nel tentativo di replicare le ragnatele di un ragno, i ricercatori hanno notato che le soluzioni di fibroina formavano un gel semisolido quando esposte a sostanze chimiche come etanolo o acetone per diverse ore. Con la dopamina, il processo di solidificazione si è verificato “quasi immediatamente”. La miscela di dopamina sembrava accelerare la transizione della proteina della seta da liquida a solida sottraendole acqua. Gli scienziati hanno anche scoperto che un sottile flusso di soluzione di seta, circondato da uno strato di acetone, si trasforma in un solido appiccicoso quando iniettato attraverso un ago apposito. Successivamente, l’acetone evapora nell’aria e la fibra si attacca a qualsiasi oggetto nei paraggi.
Aggiungendo chitosano, una proteina presente negli esoscheletri degli insetti, le fibre diventavano fino a 200 volte più resistenti alla trazione. Mentre altre sostanze chimiche sembrano aumentare l’adesività di circa 18 volte, affermano gli scienziati. Il diametro delle fibre può essere controllato in modo che vari dalla larghezza di un capello umano a circa mezzo millimetro, a seconda del foro dell’ago. Le fibre iniettate in questo modo possono sollevare oggetti di oltre 80 volte il loro peso in varie condizioni.
Durante alcuni test, le fibre hanno raccolto un bullone d’acciaio, un tubo da laboratorio galleggiante sull’acqua, un bisturi parzialmente sepolto nella sabbia e un blocco di legno da una distanza di circa 12 centimetri. Sebbene la seta di ragno sia ancora circa 1.000 volte più resistente, affermano gli scienziati, le nuove fibre possono essere adattate a diversi casi d’uso. “Questo processo può essere messo a punto con precisione per ottenere una fabbricazione controllata di fibre di idrogel adesivo istantanee. È davvero un materiale ispirato ai supereroi come Spider-Man”.