di Iacopo Barison

 

Alzi la mano chi non conosce le anguille elettriche. Sono quasi fantascientifiche e, tendenzialmente, scivolano lungo i fondali fangosi di stagni e torrenti nei bacini fluviali dell'Amazzonia e dell'Orinoco in Sud America, ma soprattutto possono causare uno shock abbastanza forte da far cadere a terra un cavallo. Il loro potere proviene da cellule chiamate elettrociti, che si scaricano all’improvviso quando l'anguilla caccia una preda o si sente minacciata.

Adesso, i ricercatori stanno prendendo ispirazione da queste anguille (che tutti chiamano così ma, in realtà, a livello scientifico, sono a tutti gli effetti una tipologia di pesce) per sviluppare delle nuove fonti di energia, che potrebbero un giorno alimentare i dispositivi elettrici nel corpo umano, come i pacemaker, sensori e protesi di organi.

In che modo, esattamente? “Le anguille elettriche possono sincronizzare contemporaneamente la carica e lo scarico di migliaia di cellule nei loro corpi”, afferma Max Shtein, uno scienziato dei materiali dell'Università del Michigan che ha lavorato alla ricerca. "Ipotizzando di poterlo fare molto rapidamente – in una semplice e brevissima frazione di secondo – per migliaia di celle contemporaneamente, il risultato sarebbe uno schema di cablaggio piuttosto intelligente", dice.

Gli elettrociti di un'anguilla elettrica sono grandi e piatti, accatastati orizzontalmente per centinaia di unità. A causa del modo in cui sono impilati, le piccole tensioni “individuali” delle celle si sommano via via, portando a una significativa carica elettrica. Ciò è possibile perché il tessuto che circonda l’area degli elettrociti diffonde la scossa: la tensione si propaga sulla superficie acquatica di fronte al pesce, uccidendo o semplicemente stordendo prede o minacce potenziali, per poi tornare indietro e creare così un circuito completo.

Ma non è tutto. Un team guidato dal collaboratore di Shtein, Michael Meyer, dell'Università di Friburgo, ha provato a copiare la struttura fisiologica dell'anguilla creando circa 2.500 unità di sodio e cloruro disciolte in idrogel a base di acqua. Hanno stampato file e file di piccoli pulsanti multicolori su lunghi fogli di plastica, alternando gli idrogel salati con quelli composti solamente d'acqua. Quindi hanno stampato un secondo foglio di idrogel selettivo, ciascuno dei quali consentiva il passaggio di cloruro di sodio caricato positivamente o di gel di carica negativa. Quando i fogli sono stati piegati, usando una speciale tecnica origami, come per magia, ecco l’elettricità!

Il sistema ha generato 110 volt: una scossa discreta, ma molto inferiore alla potenza di un'anguilla, che non a caso ha celle più sottili e a bassa resistenza. Così il team, che a questo punto comprendeva ricercatori dell'Università di Friburgo e dell'Università della California, ha continuato a lavorarci e dichiarato: “Il sistema di idrogel è morbido e flessibile, il che potrebbe renderlo una fonte di energia potenzialmente buona per i robot, i cui movimenti sarebbero impediti dalle consuete batterie rigide. È anche esente dagli ingredienti potenzialmente tossici delle batterie tradizionali, come il piombo. E poiché il sistema è costituito da componenti artificiali anziché da tessuto biologico, ha un basso potenziale di rigetto immunitario”.

Insomma, una scoperta incredibile. I ricercatori sperano di poter aumentare la potenza del sistema, rendendo le membrane di idrogel più sottili. Sperano anche di imitare la capacità dell'anguilla di usare i propri fluidi corporei per mantenere le differenze nella concentrazione di elettroliti tra gli elettrociti. Ciò renderebbe possibile alimentare in modo permanente un dispositivo impiantato senza input esterni. "La bellezza delle bio-batterie ispirate alle anguille elettriche è che i principi con cui lavorano sono semplici, e le particelle cariche che si muovono per generare corrente sono facilmente reperibili" dice Harold Zakon, professore di neuroscienza all'Università del Texas ad Austin, che studia proprio le anguille elettriche. "Poiché le cellule degli organi elettrici sono caricate spostando gli ioni attraverso le membrane cellulari, non dovrebbero mai essere collegate alla parete o a una fonte di energia esterna, ma farebbero affidamento solo sulla propria energia. In questo modo potrebbero, un giorno, alimentare dispositivi fondamentali per la vita dell’uomo come i pacemaker, dando un contributo fondamentale al progresso tecnologico”.