Recentemente sulla rivista Nature è stato pubblicato uno studio all’avanguardia nel campo della scienza dei materiali: alcuni scienziati hanno sviluppato un nuovo modo per progettare materiali morbidi, in particolare idrogel superadesivi capaci di funzionare sott’acqua. Il risultato è sorprendente non solo per le prestazioni ottenute, ma anche perché dimostra che la combinazione di biologia, chimica e intelligenza artificiale può aprire nuove strade in questo settore.

Il problema che si sono posti i ricercatori dell’Università di Hokkaido è tanto antico quanto di difficile soluzione: come far aderire due materiali in ambienti bagnati? Chiunque abbia provato a far aderire un’etichetta su una bottiglia bagnata sa quanto sia difficile. Gli adesivi tradizionali perdono efficacia non appena l’acqua si insinua fra superficie e colla, interrompendo legami chimici e fisici. In natura, però, il problema è stato risolto da milioni di anni: molluschi, batteri e persino alcuni virus producono delle proteine speciali che garantiscono un’adesione robusta anche in condizioni estreme. Da qui l’idea: sfruttare le sequenze di queste proteine come ispirazione per costruire nuovi collanti sintetici.

Per affrontare la sfida, i ricercatori hanno sviluppato un approccio innovativo. Dapprima hanno raccolto e analizzato un enorme database di oltre 24.000 proteine adesive naturali, confrontando le loro sequenze e identificando degli schemi ricorrenti che potessero essere associati all’adesione durante l’evoluzione. Poi, attraverso una tecnica chiamata copolimerizzazione casuale, li hanno combinati tra loro per ottenere 180 idrogel diversi, testandone l’efficacia sott’acqua.

I primi risultati erano già incoraggianti: molti dei gel ottenuti superavano le prestazioni degli adesivi acquatici finora noti. Ma il passo decisivo è arrivato quando i dati sono stati affidati a modelli di apprendimento automatico. Gli algoritmi, “allenati” sui risultati sperimentali, hanno imparato a prevedere quali combinazioni avrebbero dato origine a materiali ancora più efficaci. Seguendo queste indicazioni, i ricercatori hanno creato gel capaci di raggiungere una forza adesiva superiore a 1 Megapascal. Un record assoluto, pari a un miglioramento di dieci volte rispetto agli standard precedenti!

Oltre ai numeri, colpiscono in questo articolo le dimostrazioni pratiche: un idrogel è riuscito a sigillare un foro in un tubo pieno d’acqua in pressione, un altro ha tenuto incollata una paperella di gomma a una roccia in mare resistendo alle onde (qui il video effettuato dai ricercatori). A differenza degli adesivi comuni, questi materiali mantengono la loro efficacia per centinaia di cicli di utilizzo, funzionano in acqua dolce e salata e aderiscono a vetro, metalli e plastiche. Non meno importante, hanno dimostrato buona biocompatibilità in test su modelli animali, aprendo prospettive concrete in medicina, per esempio nella sutura dei tessuti o nella realizzazione di bendaggi innovativi.

Il valore di questa ricerca non sta solo nei risultati raggiunti, ma nel metodo che integra l’analisi di dati biologici, la sintesi chimica e l’intelligenza artificiale in un unico flusso di progettazione. Questo approccio può essere esteso ad altre famiglie di materiali morbidi, dai rivestimenti protettivi per robot subacquei ai polimeri conduttivi per l’elettronica.

Le sfide non mancano: aumentare la varietà di gel disponibili, migliorare il controllo delle sequenze nei polimeri sintetici, sviluppare algoritmi capaci di gestire dati ancora più complessi. Ma la direzione è tracciata. Come i gechi hanno ispirato adesivi secchi e i molluschi colle resistenti all’acqua, oggi l’alleanza fra biologia e intelligenza artificiale apre la strada a una nuova generazione di materiali intelligenti, pronti a rivoluzionare medicina, ingegneria ed esplorazione del pianeta.