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Muscoli artificiali da proteine naturali

15.02.2022

Un gruppo di ricercatori dell'Università di Friburgo è riuscito a sviluppare muscoli artificiali che utilizzano i processi naturali del corpo. Gli scienziati hanno dimostrato un muscolo flessore autonomo che si muove consumando carburante chimico, simile alle sue controparti negli esseri umani o negli animali.

Il nostro muscolo artificiale è ancora un prototipo. Tuttavia, l'elevata biocompatibilità del materiale e la capacità di regolarne la composizione per adattarsi a tessuti specifici e applicazioni tecnologiche potrebbero aprire la strada a future applicazioni nella medicina ricostruttiva, nelle protesi, nei prodotti farmaceutici o nella robotica morbida, afferma Steven Schiller.

In passato, gli scienziati hanno utilizzato proteine naturali per costruire sistemi muscolari artificiali incorporandoli in minuscole macchine molecolari o polimeri. Tuttavia, non sono riusciti a sviluppare muscoli sintetici completamente biologici.

La proteina naturale utilizzata dal team di Friburgo si basa su una proteina fibrosa naturale chiamata elastina. I ricercatori hanno sviluppato due proteine sintetiche simili all'elastina, una delle quali risponde alle fluttuazioni dell'acidità dell'ambiente e l'altra alle variazioni di temperatura.

Gli scienziati hanno combinato le due proteine utilizzando la reticolazione fotochimica per formare un materiale stratificato che può essere facilmente modellato per dirigerne il movimento. Sono quindi riusciti a indurre contrazioni ritmiche utilizzando una fonte di combustibile chimico, il solfito di sodio. In una reazione chimica oscillatoria, in cui l'acidità cambia in cicli a causa della speciale relazione di diverse reazioni, l'energia aggiunta è stata convertita in energia meccanica.

Pertanto, i ricercatori hanno fatto restringere ciclicamente il materiale in modo autonomo. Potrebbero anche attivare e disattivare le contrazioni modificando la temperatura. In questo caso è stato possibile programmare alcuni stati del materiale, e ripristinarli nuovamente con un altro stimolo. Pertanto, gli scienziati hanno creato un sistema semplice per l'implementazione dell'"apprendimento e dell'oblio" a livello materiale.

Poiché è derivato dall'elastina proteica naturale e prodotto attraverso mezzi biotecnologici, il nostro materiale è altamente resistente, il che è importante anche per le applicazioni tecniche, spiega Schiller.
In futuro, il materiale potrebbe essere modificato per rispondere ad altri stimoli come l'elettricità, la concentrazione di sale ambientale e per consumare altre fonti di energia come la biomassa. Siamo in una posizione in cui possiamo sviluppare concetti di materiale proteico che imitano complesse funzioni biologiche, anche in relazione alla memoria e all'apprendimento, ha concluso Schiller.

In futuro, gli scienziati prevedono la creazione di materiali proteici che utilizzano l'ATP, la "valuta" scambiata tra le cellule, per consentire nuovi approcci in applicazioni biomediche come la rigenerazione dei tessuti e una nuova generazione di robot nanotecnologici per fornire farmaci agli organi umani.

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Studio di riferimento, progetto di genetica di Google 30.07.2014

Baseline Study - un nuovo progetto di Google Corporation - nella prima fase sarà quello di raccogliere informazioni genetiche e molecolari da 175 persone. Naturalmente, questo gruppo sarà anonimo. In futuro, il numero dei partecipanti al progetto potrebbe raggiungere diverse migliaia. L'obiettivo del progetto è creare una "mappa" genetica di una persona assolutamente sana sulla base dei dati ottenuti. In futuro, questo può aiutare a rilevare malattie pericolose nelle prime fasi, e possibilmente anche prima che si manifestino, confrontando i risultati delle analisi di una determinata persona con questa stessa "mappa", che funge da standard.

Il Baseline Study è stato condotto dal biologo molecolare Andrew Conrad, che ha contribuito a sviluppare i primi test HIV a basso costo. Lo scienziato è entrato a far parte del team di Google X nel marzo 2013, creando un team di fisiologi, biologi, oftalmologi e altri specialisti con un totale di circa 100 persone.

Nel corso del progetto, il suo database è stato rifornito di informazioni su varie malattie. Google intende utilizzare la sua potenza di calcolo per trovare i cosiddetti biomarcatori, che in seguito potranno anche aiutare nella diagnosi delle malattie. Vale la pena notare che, a differenza della maggior parte dei casi, i biomarcatori le informazioni su cui il progetto raccoglierà si riferiscono a processi distruttivi nel corpo umano che sono nelle fasi iniziali.

Tutti i dati dei partecipanti verranno utilizzati solo nell'ambito del progetto. Questo sarà monitorato da speciali comitati etici. Inoltre, al termine del progetto, i dati saranno inviati alla Duke University e alla Stanford University, che supervisioneranno l'utilizzo di queste informazioni.

Le analisi dei partecipanti saranno raccolte dalle cliniche delle università specificate e solo dopo l'elaborazione e la depersonalizzazione dei dati saranno trasferite a Google.

Parallelamente, il team di Google X Life Sciences sta sviluppando dispositivi indossabili speciali come i fitness tracker che raccoglieranno informazioni standard (frequenza cardiaca, livelli di ossigeno e così via) dai partecipanti al progetto. Inoltre, si presume che lo "sperimentale" indosserà anche lenti a contatto "intelligenti", già sviluppate da Google, per determinare il livello di zucchero.

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