Ricercatori usano la stampa 3D per creare tubi elicoidali ispirati all’intestino di squalo

La produzione additiva è sempre più utilizzata per scopri di ricerca da laboratori e team universitari. La tecnologia permette infatti di indagare elementi e dettagli che altri metodi non consentono di riprodurre. Ricordiamo ad esempio il recente studio di una mummia egizia, grazie alla stampa 3D. Ciò è possibile soprattutto grazie alla possibilità di scannerizzare in 3D la parte che si desidera studiare per poi, una volta ottenuto il gemello digitale della parte, riprodurla attraverso la stampa 3D. Un team di ricercatori della University of Washington, guidato da fisico Ido Levin, ha iniziato ad indagare il funzionamento dell’intestino dello squalo per poterlo imitare in diverse applicazioni, dallo sviluppo di tubi elicoidali a quello dei cosiddetti “soft robots”, ovvero robot morbidi, ispirati alla natura.

La scoperta della forma straordinaria dell’intestino di squalo

Contrariamente a quanto si pensi, non sappiamo molto su cosa mangino gli squali o su come funzioni il loro intestino. Le prime immagini che hanno portato a una svolta sul tema sono state quelle rilasciate nel 2021 dall’equipe composta dai ricercatori di California State University Dominguez Hills, Università di Washington e Università della California. I ricercatori hanno utilizzato uno scanner 3D per scannerizzare gli intestini di squalo palombo, provenienti da esemplari conservati al Museo di storia naturale di Los Angeles, e creare immagini 3D da poter studiare. Le possiamo vedere nel video qui sotto:

I risultati sono stati straordinari e hanno permesso di comprendere che questi organi a forma di spirale rallentano il movimento del cibo e lo dirigono verso il basso attraverso l’intestino, basandosi sulla gravità oltre alla peristalsi, la contrazione ritmica della muscolatura liscia dell’intestino. L’intestino avrebbe lo stesso funzionamento della valvola brevettata da Nikola Tesla nel 1920. Uno studio recente suggerisce che queste strutture presentano anche flussi asimmetrici, favorendo il flusso lungo il percorso digestivo (dalla parte anteriore a  quella posteriore).

La stampa 3D nello studio di dispositivi ispirati all’intestino di squalo

Lo studio ha dato ulteriori risultati a febbraio 2023, dopo che i ricercatori hanno stampato in 3D delle riproduzioni dell’intestino di squalo per studiarne la fisica che ne è alla base. Il team dell’University of Washington, guidato da fisico Ido Levin, ha quindi stampato in 3D modelli biomimetici semplificati di intestini elicoidali di squalo. Misurando il flusso di vari fluidi attraverso queste strutture in entrambe le direzioni, è stato possibile estrarne le proprietà idrodinamiche. Stampando le strutture con materiali più morbidi, i ricercatori hanno indagato l’interazione tra deformazione del tubo e portata.

Crediti: Ido Levin/ University of Washington

Questi risultati sono importanti in quanto potranno essere utilizzati per progettare strutture che richiedono il controllo del flusso e del pompaggio dei fluidi. Tale capacità di controllare la direzione di flusso ha un potenziale significativo nelle applicazioni ingegneristiche che vanno dalle tubazioni industriali, ai dispositivi microfluidici, alla robotica morbida, fino agli impianti medici. Potrebbe dunque essere utile in molti settori, tra cui l’industria alimentare, medicale, farmaceutica e dell’energia.

Per saperne di più rimandiamo alla pubblicazione scientifica QUI.

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Foto di copertina: Immagine di scansione TC dell’intestino a spirale dello squalo spinarolo del Pacifico (Squalus suckleyi). L’inizio dell’intestino è a sinistra e la fine è a destra. Crediti: Samantha Leigh/California State University Dominguez Hills