Nel prossimo futuro, edifici e abitazioni potrebbero essere realizzati con dei materiali viventi vegetali ingegnerizzati, o EPLM, dall’inglese Engineered Plant Living Materials. L’edilizia rappresenta in realtà solo una delle possibili applicazioni di questo approccio, sviluppato dagli scienziati della Nanjing Tech University e descritto in un articolo sulla rivista dell’American Chemical Society Central Science.
Ottenuti dalla combinazione di cellule di tabacco con microparticelle di idrogel arricchite con dei batteri, questi prodotti innovativi potrebbero essere impiegati nella robotica, nella medicina clinica, nell’edilizia sostenibile o in campo farmaceutico.
Per realizzare gli EPLM, il team, guidato da Ziyi Yu e Zhengao Di, ha combinato biologia e scienza dei materiali sintetici. Partendo da cellule vegetali di tabacco, gli autori hanno aggiunto alle unità biologiche delle microparticelle di idrogel arricchite con Agrobacterium tumefaciens, un batterio comunemente usato per trasferire segmenti di Dna nei genomi delle specie vegetali. Il bioinchiostro, estremamente versatile, è stato poi implementato in una stampante 3D per realizzare forme come griglie, fiocchi di neve, foglie e spirali. L’idrogel è stato quindi indurito tramite luce blu, e la matrice, che poteva assumere la forma desiderata, ha permesso la crescita e il trasferimento di Dna.
Le cellule vegetali di tabacco, riportano gli autori, sono associate a diverse proprietà. Esempi diversi di materiali viventi ingegnerizzati sono stati già ottenuti in altri contesti, partendo da cellule fungine o da batteri, perché le cellule vegetali erano considerate meno versatili per via delle loro funzionalità ridotte. Secondo il gruppo di ricerca, invece, la struttura relativamente semplice delle cellule di tabacco può essere considerata un vantaggio piuttosto che un limite, rendendo estremamente versatili le possibili applicazioni di questa tecnologia.
In sole 48 ore, spiegano gli scienziati, i batteri hanno trasferito il materiale genetico alle cellule del tabacco. Le forme sono state sanificate con degli antibiotici che hanno ucciso i batteri. Le cellule vegetali sono quindi cresciute in poco tempo e il Dna trasferito ha consentito alle cellule del tabacco di produrre proteine fluorescenti verdi o betalaine, pigmenti vegetali rossi o gialli usati come coloranti naturali e integratori alimentari.
Stampando un con due diversi bioinchiostri – uno che creava un pigmento rosso lungo le vene e l’altro un pigmento giallo nel resto della foglia – i ricercatori hanno dimostrato che la loro tecnica poteva produrre strutture. Secondo i ricercatori, tali EPLM, che combinano le caratteristiche degli organismi viventi con la stabilità e la durabilità delle sostanze non viventi, potrebbero trovare impiego come fabbriche cellulari per produrre metaboliti vegetali o proteine farmaceutiche, o anche in applicazioni di edilizia sostenibile.
Gli EPLM, sottolineano gli esperti, rappresentano un connubio di biologia sintetica e stampa 3D. I materiali ingegnerizzati combinano infatti le caratteristiche uniche degli organismi viventi con la durabilità e la stabilità delle sostanze inanimate. “Questo progresso – scrivono i ricercatori – apre nuove strade nella bioingegneria, offrendo diverse applicazioni nella scienza dei materiali, ma non solo. La tecnologia potrebbe infatti essere impiegata nella robotica, nella produzione di metaboliti vegetali o proteine farmaceutiche. Allo stesso tempo, questi materiali, in grado di crescere, ripararsi e rispondere all’ambiente circostante in autonomia, potrebbero essere impiegati anche nell’edilizia sostenibile”.
Valentina Di Paola
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