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I ricci di mare e i segreti della biomineralizzazione

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La scienza studia  conchiglie e ricci di mare per scoprire il segreto di un materiale ultra resistente

La sostanza di cui sono fatti i nostri denti e le nostre ossa, nonché il guscio delle conchiglie o le spine del riccio di mare, costituisce un vero e proprio portento della natura poichè è il materiale più forte e resistente del mondo animale e da molto tempo gli scienziati cercano di realizzare in laboratorio un prodotto che abbia le stesse caratteristiche. Grazie ad un team internazionale di scienziati, potremmo essere vicini alla soluzione.

I ricercatori hanno scoperto un meccanismo-chiave, finora sconosciuto, per trasformare il carbonato di calcio amorfo in calcite, che è la sostanza di cui è fatto il guscio delle conchiglie. La scoperta, pubblicata il 27 ottobre scorso nei Proceedings of the National Academy of Sciences, è importante perché potrebbe aprire la strada a nuovi dispositivi microelettronici super resistenti.

Le spine del riccio di mare, così come la conchiglia, si formano quando l'animale è allo stato larvale e sono composti di materiale organico e minerali normalmente disciolti nell'ambiente acquatico: calcio, ossigeno e carbonio. Utilizzando un particolare sistema a raggi X definito “radiazione a sincrotrone”, i ricercatori dell'università Wisconsin-Madison hanno studiato la “biomineralizzazione”, ossia il processo attraverso il quale il riccio di mare trasforma il carbonato di calcio, un materiale che troviamo anche nelle comuni tubature e nelle caldaie, in cristalli che compongono la conchiglia e gli aculei degli animali marini.

L’indagine ai raggi X ha rivelato che il cristallo di calcite non possiede sfaccettature e nel giro di 48 ore assume una struttura a tre punte, molto simile al logo Mercedes Benz.
L’ipotesi degli scienziati è che, per ottenere questo risultato, gli organismi depositino prima il materiale amorfo in modo disordinato e poi lo trasformino in un cristallo, la calcite, orientando gli atomi secondo una precisa disposizione, ma conservandone la singolare morfologia, che ricorda quella dei frattali. La domanda che si pongono ora i ricercatori è in che modo avviene questa sorprendente trasformazione dallo stato amorfo a quello cristallino, che consente di ottenere un biominerale molto più forte e resistente di quelli da cui è formato.

Studiare il modo in cui i biominerali si formano e si trasformano, secondo Pupa Gilbert, che ha coordinato la ricerca, è importante perché consentirà agli scienziati di fare progressi nel campo delle nanotecnologie, sviluppando nuovi materiali ultra resistenti per costruire apparecchiature mediche o dispositivi microelettronici.

Link consigliati

University of Wisconsin-Madison
Gilbert, Pupa et al. “Sea urchin yields a key secret of biomineralization”
http://www.news.wisc.edu/releases/14861

Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS)
Gilbert, Pupa et al. “Transformation mechanism of amorphous calcium carbonate into calcite in the sea urchin larval spicule”.
http://www.pnas.org/content/105/45/17362.abstract?sid=01e8356d-3da8-46fe-9ac1-f1e8313f17f3

Veronica Rocco

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