Alberi e altre piante, dalle querce secolari fino ad arrivare alle più minuscole margherite, sono pompe idrauliche naturali. Le piante infatti pompano costantemente acqua da dalle radici, fino ad arrivare alle foglie, e fanno lo stesso portando zuccheri dalle foglie fino alle radici. Questi continui scambi di agenti nutritivi sono chiamati xilema e floema, ed avviene in condotti paralleli.
Gli ingegneri del MIT e i loro collaboratori hanno progettato un device a microfluidi, chiamato “Tree on a Chip” (“Albero su un chip”), che replica i meccanismi di pompaggio di piante ed alberi. Come le sue controparti naturali, il chip opera in maniera passiva, senza la necessità di parti mobili o pompe esterne. La natura insegna alla tecnologia come comportarsi: sembra un binomio curioso ma la ricetta potrebbe essere vincente. Scopriamo insieme di cosa si tratta.
“Tree-on-a-chip” per mini robot ispirati alla natura
Acqua e zuccheri pompati attraverso un chip per vari giorni senza l’ausilio di meccanismi esterni, è il risultato dello studio pubblicato su Nature Plants aprono prospettive interessanti nello sviluppo di una nuova generazione di macchine che traggono ispirazione dalle dinamiche naturali.
Anette “Peko” Hosoi, docente del MIT, afferma che il pompaggio passivo del chip potrebbe essere utilizzato come impianto idraulico di piccoli robot. Gli ingegneri hanno trovato difficoltà nel creare piccole parti rimuovibili per provvedere al movimento di robot di ridotte dimensioni, l’idea che vi presentiamo oggi potrebbe consentire di riuscire nell’impresa senza grande dispendio economico.
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“L’obiettivo di questo lavoro è una complessità a basso costo, come quella che vediamo in natura”, dichiara Hosoi. E’ opinione comune presso la comunità scientifica che l’acqua, espulsa dalla superficie di tensione, viaggi attraverso i canali di xylema dell’albero, poi si diffonda attraverso una membrana semipermeabile e poi vada giù nei canali di floema che contengono zuccheri e altri agenti nutritivi.
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Più zucchero c’è nel floema, più acqua arriva dallo xilema per bilanciare il gradiente. Questo processo passivo è noto come osmosi, il risultante flusso idrico finisce alle radici. Alberi e piante utilizzano questo procedimento a seconda del quantitativo d’acqua che arriva dalle radici.
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L’osmosi è un procedimento che conosciamo da decenni, come dichiara Hosoi, ma non era mai stato applicato su questa scala, ed in questo ambito. Ecco quindi l’idea di produrre un chip costituito da due parti plastiche, all’interno di ognuna sono presenti piccoli canali che rappresentano lo xilema ed il floema. ll primo viene riempito d’acqua, il secondo con acqua e zucchero; i due strati sono separati da un materiale semipermeabile che riproduce la membrana che abbiamo descritto in precedenza. L’autonomia del sistema può durare per molti giorni, a seconda della quantità di liquido utilizzato.
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Fonte: news.mit.edu
