Le cozze producono la colla perfetta: un adesivo che consente loro di aderire persino su superfici lisce come lo specchio. Anche in ambienti umidi, laddove gli altri adesivi sono inefficaci, la sostanza secreta dai mitili garantisce un'adesione sicura. È pertanto la soluzione ideale per applicazioni mediche come la cura di ferite o fratture ossee.
I ricercatori del Fraunhofer Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung (IFAM - Istituto per la ricerca applicata sui materiali e le tecnologie di produzione) di Brema, Germania, stanno attualmente cercando di riprodurre in laboratorio questo prodotto naturale, spianando così la strada per la produzione industriale. L'Ifam è il principale istituto di ricerca e sviluppo indipendente in Europa nel settore della tecnica d'incollaggio industriale. Offre a ingegneri e tecnici di tutta Europa un innovativo programma di qualificazione nel campo della tecnica dell'incollaggio, con diplomi riconosciuti a livello internazionale.
In fatto di incollaggio le cozze, come accennato, sono dei veri campioni. Non solo aderiscono perfettamente su ferro, legno e pietra, ma anche su superfici lisce come il vetro, la vernice e il teflon. Né la forza bruta né vento o pioggia sono in grado di sciogliere tale legame: pur esposto a forti mareggiate e acqua salata questo mollusco, con i suoi filamenti collanti, resta attaccato per anni a muri e pali.
Oggi biologi e chimici hanno scoperto la composizione del suo adesivo. I cantieri navali e le amministrazioni portuali confidano nella scoperta di un antidoto che impedisca ai mitili di attaccarsi agli scafi delle navi, ai segnali marittimi e alle banchine. Eccellenti qualità mediche I ricercatori del Fraunhofer Institut seguono il percorso inverso: riproducono la colla per poter sfruttare le sue eccellenti qualità nel settore industriale.
"Solitamente nell'acqua salata o in ambiente umido gli adesivi perdono il loro potere collante sulle superfici. L'adesivo secreto dal mitilo, invece, è proprio qui che dà il meglio di sé", spiega Ingo Grunwald, biologo dell'Ifam. Ciò rende il collante del mitilo particolarmente interessante per l'applicazione in campo medico. Verrebbe infatti utilizzato per curare ferite da taglio, sostituendo i punti, per la giunzione di fratture ossee o il fissaggio di legamenti. Altri campi d'applicazione sono, ad esempio: la riparazione di danni alla retina, l'applicazione di protesi dentarie o il fissaggio di sezioni di tessuto su vetrini per l'esame microscopico.
Oggi in campo medico vengono già utilizzati adesivi, benché la loro applicazione sia ancora molto limitata, in quanto essi possono sprigionare sostanze tossiche come la formaldeide. Il corpo invece tollera piuttosto bene il collante del mitilo. Quest'ultimo, però, è stato estratto finora con un procedimento naturale, il che è praticamente insostenibile: per un grammo di materiale occorrono circa 10 mila molluschi, per un totale di circa 200 mila euro. È ovvio pertanto che questa preziosa sostanza venga utilizzata in dosi ridottissime, solo per speciali applicazioni scientifiche.
Di conseguenza è notevole l'interesse dei medici e delle aziende operanti nel campo della tecnica medicale verso un prodotto sintetico più conveniente. Dal reattore chimico la colla di mitilo La base dell'adesivo prodotto dalle ghiandole del mitilo è costituita da speciali proteine. Queste reagiscono chimicamente con quasi tutte le superfici, cosicché i molluschi aderiscono praticamente ovunque. Tale flessibilità è data in primo luogo da un componente proteico: il DOPA, un aminoacido noto anche come principio attivo nella cura del morbo di Parkinson. Inoltre le ghiandole dei mitili possono produrre filamenti collanti contenenti sia fibre elastiche sia fibre rigide.
Questa caratteristica consente ai molluschi di legare flessibilmente con materiali sia rigidi che morbidi e resistere alle diverse forze di trazione. I ricercatori del Fraunhofer Institut stanno oggi cercando di riprodurre in laboratorio le proteine adesive del mitilo.
"Trasferiamo così gli elementi della struttura naturale su un prodotto nato dalla tecnica", spiega Klaus Rischka, ricercatore dell'Ifam. Ciò avviene con l'ausilio di una sintesi peptidica nella fase solida: i diversi aminoacidi, da cui sono composte le proteine, vengono accumulati meccanicamente in palline di plastica e combinati l'un l'altro in una precisa successione. Ciascuna proteina adesiva del mitilo è composta da circa 800 amino Le due foto in queste pagine mostrano alcuni tecnici del Fraunhofer Institute (IFAM - Istituto per le tecnologie produttive e la ricerca applicata sui materiali) al lavoro acidi. Il sintetizzatore della fase solida, tuttavia, può produrre solo catene di 50 aminoacidi al massimo.
I ricercatori del Fraunhofer sfruttano però la particolare struttura della proteina: la sua componente di base è infatti una catena di soli dieci diversi aminoacidi che si ripete fino a ottanta volte. Tali catene di dieci amminoacidi si possono riprodurre in laboratorio e inserire poi in strutture più grandi. Attualmente sono in fase di sperimentazione i primi test: per l'uso industriale l'adesivo può essere prodotto come adesivo bicomponente in cui una delle due sostanze produce l'effetto adesivo, l'altra accelera invece il processo di indurimento.
I vantaggi della produzione sintetica rispetto alla raccolta del secreto naturale del mitilo sono evidenti: l'adesivo può essere prodotto a chili in grossi reattori chimici ed è pertanto di gran lunga più economico. Senza considerare il fatto che in tal modo viene tutelato anche il patrimonio naturale dei mitili. Ricerca e sviluppo sotto lo stesso tetto
"Incorporare la ricerca applicata e lo sviluppo orientato alla prassi è la caratteristica che contraddistingue il Fraunhofer Institut", spiega Andreas Groß, direttore del centro tecnica dell'incollaggio dell'Ifam. Nei programmi di qualificazione dell'istituto i responsabili della pianificazione, i decision maker delle aziende (chi prende le decisio- ni) e gli addetti a questioni di carattere pratico hanno modo di aggiornarsi acquisendo un know-how non solo adeguato alle esigenze dell'industria, ma che approfitta anche degli ultimi progressi della scienza. La gamma di argomenti va dalla scelta degli adesivi alla giusta applicazione sul materiale, ai più importanti sviluppi della ricerca nella tecnica dell'incollaggio. Per i corsi internazionali in lingua inglese aggiunti al programma dell'Ifam, con certificati riconosciuti a livello europeo, l'istituto si avvale di un'esperienza pluriennale.
Dal 1994 sono stati addestrati nel Fraunhofer Institut di Brema oltre 2000 operai, tecnici e ingegneri di tutti i settori industriali. Sin dall'inizio l'Ifam si è impegnato anche in ambito internazionale: i suoi esperti hanno infatti fornito una formazione professionale a tecnici di: Stati Uniti, Gran Bretagna, Turchia, Sud Africa e Norvegia.
I principali corsi di formazione professionale
• EWF-European Adhesive Bonder: 1 settimana, 40 ore, lezioni in lingua inglese
• EWF-European Adhesive Specialist: 3 settimane, 120 ore, lezioni in lingua inglese
• EWF-European Adhesive Engineer: 8 settimane, 324 ore, suddivise in 11 mesi, lezioni in lingua inglese. Ulteriori informazioni al sito: www.bremen-bonding.com, oppure scrivendo a: ktinfo@ifam.fraunhofer.de.
L'Ifam in breve
Il "Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung" (IFAM) è il principale istituto di ricerca e sviluppo indipendente in Europa nel settore della tecnica dell'incollaggio industriale. Il reparto tecnica dell'incollaggio e superfici dell'Ifam si occupa dello sviluppo e della caratterizzazione degli adesivi, della ricerca costruttiva adeguata all'applicazione e simulazione di legami adesivi e ibridi, nonché di esame e qualificazione degli stessi. La pianificazione e l'automazione di processi industriali completano questo profilo.
Un ulteriore settore rilevante è la revisione dei processi e la formazione professionale con relativo certificato. I campi di applicazione industriali sono tra l'altro la produzione di veicoli e impianti industriali, la tecnica dell'energia, in particolare l'energia eolica e solare, la microproduzione e l'industria elettronica e del packaging. L'Ifam è un istituto della Società Fraunhofer (FhG) e può contare su 80 istituti di ricerca, 12500 collaboratori e un volume di ricerca pari a un miliardo di euro.
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