Ricreare la seta dei ragni per rivoluzionare il mondo dei materiali

Non solo chi ha seguito i fumetti di Stan Lee e Steve Ditko. I fortunati film della Marvel hanno fatto conoscere anche ai giovanissimi l’Uomo Ragno, o meglio Spider-Man, il supereroe che grazie a un particolare fluido di sua invenzione riusciva a lanciare ragnatele dalla resistenza incredibile. Oggi questa capacità potrebbe assumere contorni meno fantascientifici.

Non vedremo certo un Peter Parker in carne e ossa saltare da un palazzo all’altro di New York aggrappato alle ragnatele, ma riuscire a emulare i meccanismi della filatura della seta di ragno in modo naturale (e quindi sostenibile) avrebbe un serio impatto sul settore manifatturiero. Questo perché la seta di ragno può superare gli odierni materiali artificiali più avanzati, fibre sintetiche spesso realizzate con solventi organici nocivi e alte temperature.

La risposta potrebbe arrivare dallo studio “Spider silk self-assembly via modular liquid-liquid phase separation and nanofibrillation”, realizzato da un’equipe allargata formata dai ricercatori giapponesi delle università di Keio e di Kyoto e dal Biomacromolecules Research Team del RIKEN Center for Sustainable Resource Science.

Secondo la ricerca, pubblicata su Science Advances, il segreto della filatura della seta di ragno sarebbe un processo chiamato Liquid-Liquid Phase Separation (LLPS) e una combinazione di acidificazione. 

La seta del ragno è composta da proteine, le spidroine, contenute allo stato liquido in una ghiandola. Il liquido, detto dope, viene rapidamente convertito in una struttura complessa e dura, la seta. Per capire il funzionamento del passaggio dalla fase liquida a quella solida gli studiosi hanno riprodotto le spridroine in laboratorio e hanno osservato il loro comportamento di fronte a determinati cambiamenti chimici. 

Aggiungendo fosfato di potassio, i ricercatori hanno osservato la proteina condensarsi in goccioline ad alta densità, fenomeno noto come Liquid-Liquid Phase Separation. Per completare il processo mancava ancora un passo: abbassando il pH della soluzione (cioè aumentandone l’acidità), le gocce hanno iniziato a fondersi in una sottile rete di fibre.

Le due parti del processo sono avvenute spontaneamente, tanto da essere visibili in tempo reale. Quando infine la rete in fibra è stata sottoposta a stress meccanico, ha iniziato a organizzarsi in una struttura, proprio come la seta dei ragni.

La cosa più straordinaria, sottolinea il capo del team, Keiji Numata, è che il processo si è svolto a temperatura ambiente ed ha formato la seta di ragno usando semplicemente l’acqua come solvente. Una nuova era per il settore manifatturiero potrebbe essere alle porte.