Smart City

Dopo decenni di ricerche, grazie anche a scoperte recenti come la CRIPR-Cas9 da Nobel di pochi anni fa, le terapie geniche hanno preso a diffondersi nella pratica clinica. E seppure al momento siano riservate solo a patologie genetiche gravissime e a certi tipi di cancro, le terapie geniche sono tuttavia destinate a offrire risposte a un ventaglio sempre più ampio di patologie, meno letali ma non per questo poco rilevanti, come la nevralgia del trigemino, una patologia che colpisce circa un milione di persone in Europa, distruggendo in molti casi la qualità della vita. È questo l’obiettivo del progetto TREAT, di cui parliamo con Chiara Mercurio, ricercatrice dell’Università Statale di Milano. Un caso particolarmente ingegnoso di applicazione della terapia genica, che introduce un gene in più che permette di “calmare” le cellule nervose a comando.

Da anni ricercatori di tutto il mondo sono impegnati nel tentativo di sviluppare muscoli artificiali. Ma finora nessuna soluzione è ancora riuscita a offrire quel mix di forza, volume ridotto, escursione, velocità, capacità di controllo fine e silenziosità che caratterizza le fibre muscolari. Tuttavia, la settimana scorsa un gruppo di ricercatori del MIT e del Politecnico di Bari ha descritto su Science Robotics qualcosa che ci si avvicina molto, applicando a una soluzione nota - chiamata attuatore McKibben - che funziona con particolari fibre pneumatiche, un altrettanto particolare tipo di pompa detta “elettroidrodinamica”, portando a qualcosa di davvero molto simile ai muscoli dell’uomo e degli altri animali. Ne parliamo con Vito Cacucciolo, professore di robotica del Politecnico di Bari.

Un paio di settimane fa, dopo ben 33 anni, un gruppo di ricercatori dell'Università di Huston ha infranto il record di temperatura per un materiale superconduttore a pressione ambiente. I superconduttori sono materiali in grado di condurre l'elettricità senza nessuna dispersione di energia e possono essere usati per generare potentissimi campi magnetici. Il nuovo materiale, una particolare ceramica, è rimasto superconduttivo fino alla temperatura di -123°C, contro i -141 °C del record precedente. Il balzo, di ben 18 gradi, è frutto di una nuova tecnica mai sperimentata prima e fa sperare che possa essere il primo di una serie di nuovi materiali superconduttivi in grado di funzionare a temperature sempre meno estreme, e quindi più facili da gestire. Si tratta di qualcosa che rivoluzionerebbe svariati settori, dall'energia alla medicina, ai trasporti. Ne parliamo con Lucio Rossi, fisico tra i massimi esperti di superconduttività, professore dell'Università degli Studi di Milano.

Per più di una settimana a Smart City abbiamo parlato di nuove tecnologie che rendono il legno trasparente o più resistente dell'acciaio, ma anche di super materiali a base di cellulosa e di pioppi modificati per contenere pochissima lignina. Tuttavia, mentre prendono piede nuove applicazioni del legno, l'Italia rimane debole nella silvicoltura e nell'economia forestale. Abbiamo una superficie forestale in crescita da un secolo, ma importiamo enormi quantità di legno per mobili, costruzioni e legna da ardere. Una situazione legata a vari fattori, a cui ha tentato di dare risposta la Strategia Nazionale Forestale, operativa dal 2020. Chiudiamo questo speciale cercando di capire, con l'aiuto di Alessandra Stefani - Presidente del Cluster Nazionale Italia Legno - se qualcosa sta cambiando anche in Italia.

La presenza della lignina, che pure conferisce al legno alcune delle sue proprietà più importanti, è tuttavia un ostacolo alla sua trasformazione in materiali avanzati, come il legno trasparente e il cosiddetto superlegno, più resistente dell'acciaio e quasi del tutto inerte di fronte a fuoco, acqua e funghi. Da qui, il lavoro dell'università del Maryland, che dopo aver inventato il superlegno, ora punta a renderlo più economico e ambientalmente sostenibile grazie alla selezione di specie arboree - come il pioppo - già prive, o quasi, di lignina. Ne parliamo con Chiara Biselli, genetista, ricercatrice del Centro di Ricerca Foreste e Legno del CREA, l'ente di ricerca dedicato all'agroalimentare e alle foreste.

Dopo aver parlato di super-legno e di legno trasparente, dedichiamo questa puntata ai materiali avanzati a base di cellulosa. Alla base di tutti questi materiali, così come del legno ingegnerizzato, ci sono importanti proprietà delle fibre di cellulosa. Diverse start-up in tutto il mondo stanno sviluppando varianti di questi materiali che sono destinati a entrare progressivamente nella nostra vita quotidiana. Ne parliamo ancora con Irene Bonadies, prima ricercatrice all'Istituto per i polimeri compositi e biomateriali (Cnr-Ipcb) di Pozzuoli.

In questa puntata parliamo di come potenziare il legno, trasformandolo in un materiale più resistente e più leggero dell'acciaio, addirittura antiproiettile. L'idea del superlegno è scaturita all'Università del Maryland, che nel corso degli anni l'ha perfezionata. Oggi è una tecnologia pronta per essere applicata a livello industriale, come dimostra la nascita delle prime imprese e start-up che lavorano a questo obiettivo. La più avanti di queste è Inventwood, nata come Spin-off della ricerca di Liangbing Hu proprio all'University of Maryland, che produce un materiale ottenuto rimuovendo la lignina e poi comprimendo il legno fino a ridurne il volume di 4 o 5 volte. Il risultato è un materiale caratterizzato da una resistenza a trazione fino al 50% superiore all'acciaio, e un rapporto resistenza/peso 10 volte maggiore. Esistono test in cui una tavoletta di superlegno resiste senza troppi problemi perfino ai proiettili. Ne parliamo con Irene Bonadies, prima ricercatrice all'Istituto per i polimeri compositi e biomateriali (Cnr-Ipcb) di Pozzuoli.

Come spiegato nella puntata precedente, esistono diversi processi che permettono di trasformare una tavoletta di legno convenzionale in un materiale semi-trasparente. Da qui, l'ampio ventaglio di potenziali applicazioni di cui parliamo in questa puntata, che vanno dall'edilizia, all'interior design, fino al settore dell'elettronica di consumo, dove per esempio sottili lamine di legno trasparente potrebbero essere utilizzate per realizzare gli schermi dei cellulari. Ne parliamo ancora con Giulio Malucelli, professore di Scienza e Tecnologia dei Materiali presso il Politecnico di Torino.

Da una decina di anni, la ricerca è impegnata nel tentativo di "potenziare" il legno, dotandolo di caratteristiche innovative che possano renderlo adatto a una gamma di applicazioni più ampia. Ne parliamo ampiamente nel corso delle prossime puntate, a partire da questa. Uno dei filoni più affascinanti riguarda la possibilità di rendere il legno traslucido, con l'idea che questo tipo di materiali possano un domani sostituire alcune superfici trasparenti o semi trasparenti, non solo grazie a una maggiore sostenibilità, ma soprattutto alla capacità di coniugare la trasparenza con le caratteristiche meccaniche e di sicurezza che il legno offre abitualmente. Ne parliamo con Giulio Malucelli, professore di Scienza e Tecnologia dei Materiali presso il Politecnico di Torino.

Messo a punto all'Università di Bologna il primo nano-motore con la retromarcia che funziona con la luce. Qualcosa che fa intuire quale sia il potenziale, ancora del tutto inesplorato, che lo sviluppo delle nanotecnologie ci potrà mettere a disposizione in futuro. Lo sviluppo di nano-motori rotanti artificiali è una delle frontiere più promettenti della ricerca chimica, perché questi dispositivi possono svolgere molte funzioni in campo tecnologico e biomedico: muscoli artificiali, sistemi di conversione dell'energia, nuove forme di sintesi chimica e nuovi farmaci. Più precisamente i ricercatori bolognesi sono riusciti a sintetizzare una molecola chiamata ROAR che, se illuminata, inizia una sorta di danza che la porta a ruotare in un senso o nell'altro a seconda del colore della luce. Ce ne parla Massimiliano Curcio, ricercatore al Dipartimento di Chimica Industriale "Toso Montanari" dell'Università di Bologna.