nov 13, 2008

Produrre Energia Elettrica Imparando dalle Anguille. La Ricerca Scientifica che Punta a Creare Cellule Artificiali e Diventare così Bio-Batterie per Alimentare Piccoli Dispositivi Medici

Tag:Biomimesi

La più grande anguilla è in grado di produrre fino a 600 V di elettricità, abbastanza per accendere contemporaneamente per un attimo computer, monitor, stampante e la luce del tuo ufficio. Sapendo che alcune delle migliori idee provengono dalla natura, i ricercatori alla Yale University in collaborazione con l’National Institute of Standards and Technology (NIST) hanno studiato a fondo cosa accade nelle cellule delle anguille elettriche e come è possibile ricrearle artificialmente.

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Xu Jian, un postdottorato associato al Dipartimento di Ingegneria Chimica di Yale, ha spiegato come l’anguilla elettrica sia molto efficiente a generare energia. “L’anguilla genera più energia elettrica di un set di dispositivi creati ad hoc”. L’obiettivo dello studio è quello di replicare le cellule dell’anguilla elettrica in una versione artificiale per creare una possibile fonte di alimentazione per protesi mediche. I ricercatori sperano infatti di usare eventualmente le nuove cellule artificiali per bio-batterie in modo da non rilasciare tossine. Le anguille elettriche possiedono dei canali dove migliaia di cellule specializzate chiamate elettrociti generano potenziali elettrici fino a 600 V.

Il meccanismo è simile a quello delle cellule nervose. Il contatto con un prodotto chimico fa scattare il segnale di apertura dei canali, il passaggio degli elettroni attraverso gli ioni di sodio, potassio e fluoro nell’acqua danno la scarica. canali quindi si chiudono e aprono a “pompa” consentendo alle cellule di tornare alle loro concentrazioni di ioni iniziali in situazione di “riposo”.

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Secondo David LaVan del NIST altro ricercatore, ci sono almeno 7 differenti tipi di canali, ciascuno con diverse variabili per l’ottimizzazione del passaggio della scarica di corrente, così come la densità della membrana. Jian Xu ha sviluppato un complesso modello numerico per rappresentare la conversione delle concentrazioni di ioni e di impulsi elettrici.

La progettazione di un primo modello di cellula iniziale genera più del 40% in più di energia rispetto ad un elettricità naturale. In linea di principio, spiegano gli autori della ricerca, accatastando strati di cellule artificiali in un cubo di poco più di 4 mm di lato è possibile produrre potenza continua per circa 300 microwatts utile per un piccolo dispositivo. I singoli componenti di tali cellule artificiali, tra cui una coppia di membrane artificiali separati da un isolante e come già dimostrato potrebbero essere creati da proteine. Con una fonte di energia stabile le cellule artificiali potrebbero un giorno produrre elettricità per le protesi mediche “Se si -rompono-, non vengono rilasciate tossine nel tuo corpo”, spiega Xu. “Sarebbe come qualsiasi altra cellula nel vostro corpo”.
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