La seta di ragno diventa un sensore chimico che trasporta la luce

Una scoperta del Politecnico di Losanna che apre possibilità finora inesplorate

[15 gennaio 2016]

seta di ragno

Gli specialisti di fibre ottiche dell’École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) hanno scoperto che la seta di ragno possiede delle qualità insospettate: conduce la luce e reagisce alla presenza di alcune sostanze.

Luc Thévenaz, responsabile del Groupe de fibres optiques de l’EPFL, ha quasi gridato eureka quando insieme al suo team ha fatto questa scoperta «Insperata e d estremamente promettente». I ricercatori svizzeri hanno sviluppato l’idea di un gruppo di discussione dell’Agenzia spaziale europea e ha distolto l’attenzione dalle fibre classiche in vetro per concentrarsi sui fili di seta prodotti dai ragni per tessere le loro tele: fili perfettamente cilindrici, regolari, di una solidità estrema e trasparenti.

I ricercatori dell’EPFL sottolineano che «Oltre alle caratteristiche che condividono con le fibre a base di vetro, c’è una grossa differenza: la seta è costituita da proteine molto lunghe, avvolte a forma di elica, i cui legami sono sensibili ad alcune sostanze chimiche. Al contrario, il vetro è inerte».

Thévenaz. Spiega che «L’elica delle fibre in seta si sviluppa quando delle molecole polari, come l’acido acetico o l’ammoniaca, interagiscono con i suoi legami. Questo modifica in modo misurabile la maniera in cui i fili conducono la luce, da qui l’dea di utilizzare questo fenomeno per costruire dei sensori chimici»

Inoltre, con grande sorpresa dei ricercatori questa modificazione della struttura della seta di ragno si è rivelata perfettamente reversibile. Un detector a base di fili di ragnatela potrebbe quindi essere utilizzato diverse volte e Thévenaz evidenzia che  «Abbiamo la possibilità di creare delle sete alle quali aggiungiamo delle molecole destinate a reagire alle sostanze da testare. Su delle fibre in vetro questo è spesso impossibile perché si devono riscaldare a più di 1000° C per poterle allungare».  Inoltre la seta di ragno è un materiale biodegradabile che permette di immaginare dei sensori destinati ad essere integrati in un organismo vivente, senza che ci sia il bisogno di recuperarli in seguito.

All’EFPL spiegano che esistono sete sintetiche, ma sono costose e meno performanti del loro modello. Per questo i ricercatori  Desmond Chow e Kenny Hey Tow hanno lavorato su sete di ragno naturali  di un diametro di 5 microns, prodotte in un allevamento di ragni tigre australiani (Nephila edulis – chiamati anche ragni tessitori dalla tela dorata) del Dipartimento di zoologia dell’università di Oxford. Questi ragni hanno un elevato dimorfismo sessuale, con le femmine che sono molto più grandi dei maschi, e in natura le ragnatele delle femmine di Nephila edulis sono in grado di catturare piccoli uccelli.

Le fibre ricavate dai fili di seta dei ragni tigre sono state tese su minuscoli supporti che i ricercatori hanno illuminato con dei fasci laser. All’altra estremità, un analizzatore di polarizzazione permette di misurare modifiche infinitesimali nel modo in cui la fibra conduce la luce. La presenza di un gas che interagisce con il filo di seta viene cosi reso immediatamente visibile dal dispositivo.

Anche se o studio è appena all’inizio, gli specialisti delle fibre ottiche dell’École Polytechnique Fédérale de Lausanne lo considerano già estremamente entusiasmante e  Thévenaz conclude. «Lo abbiamo presentato in diverse conferenze e ha incontrato molto interesse. E’ il lizza per or ottenere dei fondi di ricerca. Siamo entrati in un dominio ancora inesplorato, totalmente nuovo». .

Videogallery

  • Spider silk used as a chemical detector