Il meccanismo con cui le gocce di un fluido biologicamente attivo attraversano i micropori è alla base di molti processi oragnici, come metastatizzazione di cellule cancerogene o la rimarginazione di ferite. 

Per questo lo studio che lo ha ricostruito, condotto congiuntamente dall’Istituto per le applicazioni del calcolo “M. Picone” del Consiglio nazionale delle ricerche di Roma (Cnr-Iac), dall’Istituto Italiano di Tecnologia, dal Dipartimento di ingegneria civile, informatica e delle tecnologie aeronautiche (DICITA) dell’Università degli studi Roma Tre e dall’Università di Edimburgo, è di grande importanza. 

Non a caso la ricerca, pubblicata su Nature Communications, è stata selezionata tra gli highlight nella sezione Applied Physics and Mathematics della rivista. 

«Nel nostro studio siamo scesi al livello dei microfluidi, prendendo in esame gocce micrometriche il cui moto è generato da materiale cellulare attivo incapsulato all'interno (estratti cellulari quali actina e miosina) per indagare come queste passano attraverso micropori che possono caratterizzare un ambiente fisiologico. In queste circostanze, le gocce devono generalmente muoversi in strutture estremamente confinate, spesso di dimensioni molto più piccole di quelle della goccia stessa. Anche la natura dell'ambiente circostante – ad esempio il fluido in cui questi oggetti navigano - può influenzare in modo considerevole il loro moto», spiega spiega Adriano Tiribocchi del Cnr-Iac.  

Al fine di comprendere in modo approfondito la dinamica di movimento, il team di ricerca ha ricostruito, mediante simulazioni al computer, il passaggio delle gocce attraverso costrizioni di varie dimensioni, in geometrie riproducibili in esperimenti di microfluidica. 

«Le simulazioni hanno mostrato che il passaggio attraverso pori particolarmente piccoli avviene solo in presenza di opportune forze adesive tra la goccia e le pareti del poro, che migliorano la connettività e favoriscono il passaggio con successo della goccia. Tale effetto adesivo può essere realizzato sperimentalmente ricoprendo le superfici con opportune proteine (come fibronectina o collagene), in concentrazione diversa sulle superficie del poro. Durante questo processo, tuttavia, la complessa interazione con l'ambiente circostante determina una grande varietà nelle forme della goccia, la cui stabilità dipende da parametri come la velocita della goccia, l’elasticità del materiale attivo e viscosità del fluido, nonché dalla struttura stessa del sistema in esame»,  aggiunge Sauro Succi (IIT e associato Cnr-Iac).  

I risultati ottenuti aprono importanti orizzonti applicativi in ambito farmaceutico, permettendo di migliorare la progettazione di micro-robot per la somministrazione controllata di medicinali, biologico, per la capacità di riprodurre alcuni aspetti della motilità cellulare e bio-ingegneristico, per la realizzazione tessuti muscolari sintetici.