muscoli artificiali
I muscoli artificiali applicati nella sanità digitale
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Il Dipartimento di Scienze Meccaniche dell’Università dell’Illinois ha di recente elaborato nuovissimi muscoli artificiali fatti in fibra di carbonio e silicone

E’ indubbio come la tecnologia e la robotica stiano compiendo nei primi decenni del XXI secolo passi da gigante in tempi estremamente rapidi.

Tra gli ambiti in cui queste materie trovano un’interessante applicazione, va sicuramente segnalata la sanità digitale, con prodotti il cui grado di sofisticazione appare sempre più notevole.

In particolar modo, con questa considerazione ci si riferisce alla realizzazione di muscoli artificiali, oggetti capaci di sorreggere carichi la cui entità, attualmente, può arrivare a superare 12000 volte il peso di un normale essere umano.

Una competizione a distanza tra università americane

Tale eccellente risultato è stato recentemente conseguito da un team di medici e ricercatori del MechSe, Dipartimento di Scienze Meccaniche dell’Università americana dell’Illinois attraverso la sapiente combinazione di due materiali: la fibra di carbonio, usata già comunemente in vari settori industriali, ed il silicone, rinomato già per i suoi usi, soprattutto da parte di molte star dello spettacolo, nella chirurgia estetica.

I muscoli artificiali elaborati dal gruppo di lavoro dell’Università dell’Illinois fanno la loro comparsa nel mondo della sanità digitale a pochi anni di distanza dalla creazione di altri simili manufatti tecnologici concepiti dai ricercatori del NanoTech Institute dell’Università del Texas.

In questo caso, però, la struttura di base concepita era rappresentata da una fitta trama di fili intrecciati di nylon, materiale piuttosto economico in America (il suo valore è di appena 5 dollari al Kg) ed impiegato generalmente per confezionare le lenze da pesca.

Ad innescare il meccanismo di contrazione e distensione di tali muscoli artificiali, la cui potenza è pari a quella del motore di un velivolo jet, è il calore sprigionato dalla resistenza elettrica di un sottile cavetto attorcigliato intorno alla massa del manufatto.

Due ingredienti speciali per muscoli superpotenti

I muscoli artificiali del gruppo di lavoro texano, proprio in virtù della complementare applicazione in varie azioni e contesti (ad esempio, la riparazione di una tapparella oppure la realizzazione di vestiti traspiranti e regolabili in base alle condizioni climatiche), sembravano in un primo momento costituire una sorta di “non plus ultra” nel mondo della tecnologia e della sanità digitale.

Quelli nuovissimi, elaborati dal team dell’Università dell’Illinois, invece, vanno sicuramente oltre le aspettative degli scienziati più affermati nel settore. Il segreto di questo successo risiederebbe nella grande versatilità della fibra di carbonio, assicurata non soltanto dalla presenza del famosissimo elemento della tavola periodica ma anche da un ingrediente da molti sottovalutato: la resina.

Quest’ultima sostanza, infatti, svolgendo una funzione di “matrice”, permette di proteggere i filamenti dei muscoli artificiali e soprattutto di mantenerne il proprio originario assetto nonostante i pesanti carichi applicati.

Grandissime capacità comprovate in laboratorio

Dalla combinazione tra fibra di carbonio e silicone si sviluppano, allora, le enormi capacità dei muscoli artificiali elaborati dal MechSe: elevata resistenza a livello meccanico e di sbalzi di temperatura, così come alto potere ignifugo e di isolamento termico. Per determinare il loro funzionamento, tuttavia, occorre sempre, secondo i ricercatori dell’Illinois, applicare una corrente elettrica che può essere amplificata nella sua potenza da un composto chimico aggiuntivo.

Tra quelli disponibili, il team americano consiglia l’esano: un prodotto, perlopiù reperibile allo stato liquido e dall’aspetto incolore, che va però maneggiato con molta attenzione per la sua notevole infiammabilità. Molti sono stati gli esperimenti effettuati in laboratorio dagli scienziati americani per testare la validità di questi muscoli artificiali.

Il più degno di nota ha avuto per oggetto una piccola massa di spessore pari ad appena 0,4 mm. Innescato nel suo funzionamento da un flusso di elettroni di 0,172 volt per cm, il prodotto plastico è riuscito a sollevare una bottiglia di quasi 2 litri di acqua: un lavoro, questo, che potrebbe essere paragonato in proporzione a 18 volte la mole di lavoro che potrebbe sostenere un normale muscolo del corpo umano.

Uno studio che potrà essere continuato in futuro

La bontà del lavoro dei ricercatori del MechSe consiste non solo nella sua concreta efficacia in riferimento al campo della sanità digitale ma anche nella sua dimensione “aperta”.

Il modello aritmetico che garantisce il funzionamento di questi muscoli artificiali, infatti, è stato reso noto dagli scienziati dell’Illinois all’intera comunità scientifica internazionale: un’operazione, questa, davvero meritoria sul piano etico che offrirà la possibilità ad altri ricercatori in futuro di proseguire le ricerche in questo utilissimo ed affascinante ambito.

Allo stato attuale le applicazioni dei muscoli artificiali del MechSe sono già tantissime: a partire dalla creazione di piccole protesi integrabili all’interno di organi del corpo umano sino alla fabbricazione di veri e propri esoscheletri, strutture mobili e versatili che possono supplire alla totale assenza di gambe e braccia.

Non è da escludersi, infine, una complementare applicazione di questi superpotenti muscoli artificiali anche in ambito extra-sanitario, ed in particolare per i cosiddetti robot soffici, oggetto proprio alcuni giorni fa di un primo convegno internazionale tenutosi a Livorno.

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Nato a Taranto nel 1986, Angelo Zito frequenta il liceo classico conseguendo la maturità classica nel 2005 con il punteggio di 97/100.  Nel 2009 consegue con il massimo dei voti il titolo di Dottore in Conservazione dei beni culturali dell'Università presso l'Università Suor Orsola Benincasa di Napoli e nel 2011, presso lo stesso ateneo e con il medesimo esito, il titolo di Dottore Magistrale in Archeologia. Nel mese di aprile 2018 conseguirà il Diploma di Specializzazione in beni archeologici, titolo equipollente al dottorato di ricerca, necessario per l'accesso ad incarichi professionali presso il Mibact. Membro dello staff direttivo dell'Associazione culturale Heracles 2015, giornalista pubblicista dal maggio 2017, attualmente collabora con Il Giornale Off, approfondimento culturale online del quotidiano milanese.