Scienziati creano un muscolo artificiale più forte di quello umano

Di Maya Davis

14 luglio 2022 - Scienziati dell'UCLA e dell'organizzazione no-profit SRI International stanno sperimentando un polimero forte ed elastico per creare un muscolo artificiale che descrivono come più forte e flessibile di quello umano.

I polimeri sono sostanze naturali o sintetiche composte da molecole di grandi dimensioni e sono gli elementi costitutivi di molti minerali e materiali prodotti dall'uomo. In questo caso, i ricercatori hanno utilizzato polimeri elettroattivi, ovvero polimeri che cambiano forma o dimensione se stimolati con l'elettricità. Sono diventati i beniamini del mondo dell'ingegneria e vengono ora utilizzati in tecnologie che vanno dai pesci robot ai tergicristalli.

I ricercatori dell'UCLA hanno sviluppato il materiale muscolare a partire da elastomeri dielettrici, un tipo di polimero elettroattivo, e hanno introdotto un nuovo processo per la costruzione di muscoli finti che sperano di poter applicare un giorno alla robotica morbida e persino alle protesi umane.

"Siamo davvero entusiasti di questo nuovo materiale", afferma Qibing Pei, PhD, autore dello studio e professore di scienza dei materiali e ingegneria all'UCLA. "Al massimo delle sue prestazioni, questo muscolo artificiale è molto più potente di un muscolo umano".

I risultati del team sono stati pubblicati questo mese su Science.

Creare super-muscoli

I ricercatori hanno dimostrato che il materiale non solo è in grado di espandersi e contrarsi come un diaframma umano durante la respirazione, ma anche di lanciare una palla delle dimensioni di un pisello 20 volte più pesante di lui. Inoltre, i muscoli sintetici dotati di questo materiale erano da 3 a 10 volte più flessibili di quelli naturali, secondo quanto riportato in un comunicato stampa.

Per creare questo tessuto muscolare sovrumano, i ricercatori hanno preso un materiale comune ma poco flessibile a base acrilica e hanno utilizzato un processo di polimerizzazione a luce UV per produrre un materiale più performante. Il risultato è una pellicola di 35 micrometri, sottile e leggera come un capello umano, che viene poi stratificata fino a 50 volte per creare il foglio di muscolo artificiale, spiegano gli autori.

Il muscolo artificiale consuma energia elettrica, a differenza dei muscoli umani, che utilizzano l'energia chimica del cibo per funzionare.

"Questo ha molti vantaggi", spiega Pei. "È più facile da controllare e possiamo attivare e disattivare il materiale a una frequenza più elevata. Per i muscoli umani, in genere le prestazioni sono scarse ad alta frequenza".

Umani ibridi

I ricercatori vedono un futuro per questa tecnologia negli impianti medici e nella robotica morbida. In particolare, il materiale può aggiungere un "senso del tatto" alle tecnologie biomediche indossabili e può aiutare coloro che non possono sorridere o sbattere le palpebre a causa di condizioni di salute, ha spiegato Pei all'UPI.

"Penso che ci sia un grande potenziale", ha detto. "Si tratta di un nuovo materiale e penso che le implicazioni si stiano avvicinando alla realtà".