Mano Necro-Ragno: due facce della medaglia della tecnoscienza

Si dice che divertirsi aiuti a rilassarti, a imparare più facilmente e anche a essere più creativo.

Sembra ormai assodato che il piacere sia parte integrante della vita quotidiana e sembra svolgere un ruolo importante anche nella vita e nel lavoro degli scienziati.

Anche durante la ricerca scientifica è utile trovare il giusto intrattenimento, per poter “scoprire ridendo”.

In questa linea di pensiero, ilPremio IgNobel, un riconoscimento che “onora risultati di ricerca così sorprendenti da farti prima RIDERE e poi PENSARE”; il premio mira a “celebrare l’insolito, premiare l’immaginazione e suscitare l’interesse del pubblico per la scienza, la medicina e la tecnologia”.

La ricerca che ha portato a questo ambito premio – dieci vincitori ogni anno – è pubblicata sulla rivista umoristica e scientifica Annals of Improbable Research, che raccoglie studi su argomenti strani e inaspettati che dimostrano quanto gli scienziati amino fare ricerca.

In questo articolo parliamo di un Premio IgNobel 2023, quello assegnato a Te Faye Yap, Zhen Liu, Anoop Rajappan, Trevor Shimokusu e Daniel Preston, “per aver rianimato ragni morti per usarli come strumenti meccanici di micro-presa”..

Faye Yap e i suoi colleghi sono bravi ingegneri con un tocco di eccentricità; Immaginiamoli dopo una giornata di lavoro trascorsa “nel bosco” a costruire una mano robotica, notando un ragno morto sulla scrivania e – probabilmente – pensando: “Ma non si poteva usare…”.

Cosa potrebbe ricordarti un episodio di Black Mirror?è il risultato di una ricerca reale e sorprendentemente utile. Gli autori si sono ispirati alla fisiologia degli aracnidi, dando vita ad una branca della meccanica che potrebbe essere definita necrobotica.

La necrobotica è l’unione tra biologia e robotica, dove parti di organismi morti vengono riutilizzati come componenti robotici. In questo caso, i ricercatori hanno sfruttato le proprietà naturali del ragno per creare un dispositivo di presa micromeccanico.

I ragni muovono le zampe utilizzando un sistema idraulico: pompando emolinfa nel loro esoscheletro, le zampe si estendono e quando la pressione diminuisce si contraggono. Dopo la morte, il sistema idraulico del ragno non funziona più, ma la struttura meccanica rimane intatta. Inserendo un ago nel prosoma (la parte anteriore del corpo del ragno) e applicando una piccola quantità di aria pressurizzata, i ricercatori sono riusciti a controllare l’apertura e la chiusura delle zampe, trasformando così il ragno in una clip naturale.

Figura 1 – Esempio di creazione della mano di ragno
(immagine tratta dall’articolo di Te Faye Yap, Zhen Liu,
Anoop Rajappan, Trevor Shimokusu e Daniel Preston)

Questo sistema si è rivelato sorprendentemente efficace: il ragno “cyber-zombificato” può afferrare oggetti che pesano fino a 130 volte il proprio peso.

Possiamo immaginare applicazioni nella microingegneria o in situazioni in cui sono necessari strumenti delicati e biodegradabili.

Figura 2 – Esempi di utilizzo della mano di ragno
(immagine tratta dall’articolo di Te Faye Yap, Zhen Liu,
Anoop Rajappan, Trevor Shimokusu e Daniel Preston)

Sfortunatamente, la durata funzionale dell’artiglio del ragno era limitata a circa due giorni dopo la morte del ragno, a causa della disidratazione che rendeva le articolazioni più fragili e suscettibili a fratture meccaniche nel tempo.

A cosa può realmente servire questa ricerca?

Questa tecnologia potrebbe essere utilizzata nell’assemblaggio di componenti microelettronici o per catturare gli insetti nel loro habitat naturale. La tenaglia del ragno, infatti, è capace di afferrare oggetti delicati e dalle geometrie particolari, come solo un aracnide sa fare. È inoltre possibile modulare la forza di presa variando la pressione applicata, per applicazioni che richiedono forze dell’ordine di poche decine o centinaia di micronewton.

Lo studio della forza di presa in ragni di diverse dimensioni o specie potrebbe fornire una migliore comprensione della relazione tra le dimensioni del ragno e la forza esercitata. Il lavoro futuro potrebbe includere l’esplorazione di metodi di rinforzo per migliorare la durata e la robustezza delle tenaglie necrobotiche, magari con un trattamento antietà per mantenere le articolazioni ben lubrificate.

Questa innovazione è la prova che possiamo imparare molto dalla natura aiutandoci a migliorare le tecnologie attuali.

In effetti, la progettazione e la produzione dei robot tradizionali comporta spesso processi complessi e noiosi. La Necrobotica, tuttavia, aggira gran parte del processo di produzione integrando componenti robotici in materiali biologici (e anche locali) – o viceversa.

Un altro elemento da considerare è che le applicazioni necrobotiche sono realizzate principalmente con materiali biodegradabili e quindi non contribuiranno al crescente flusso di rifiuti tecnologici – il che rappresenta un passo significativo verso l’ecosostenibilità.

DUE CONCLUSIONI, DUE LATI DELLA MEDAGLIA

In conclusione, da un lato, appare chiaro che il piacere e la stranezza debbano essere i benvenuti nei laboratori di ricerca e che questi possano fornire stimoli e idee tanto piacevoli quanto utili per quella che Latour definisce tecnoscienza.

D’altra parte, questa storia ci ricorda che “la natura” e gli animaliconsiderato inferiore – in questo caso i ragni – vengono ancora utilizzati per la ricerca e l’innovazione tecnologica, con assoluto disprezzo della loro possibile soggettività e della loro capacità di vivere e sentire in modo complesso: “La materia biologica grezza (cadaveri di ragni) è stata ottenuta effettuando l’eutanasia mediante esposizione . a temperature gelide (circa – 4°C) per un periodo di circa 5-7 giorni”.

BIBLIOGRAFIA

Te Faye Yap, Zhen Liu, Anoop Rajappan, Trevor J. Shimokusu, Daniel J. Preston.Necrobotica: materiali biotici come attuatori pronti all’uso. DOÏ:https://doi.org/10.1002/advs.202201174. Link diretto allo studio: