Una ricerca internazionale svela fenomeni inaspettati dei cristalli liquidi attivi che aprono nuovi orizzonti per applicazioni biomediche
Un gruppo di scienziati provenienti da Italia, Scozia e Turchia ha esplorato le sorprendenti proprietà dei cristalli liquidi attivi, realizzando una scoperta significativa nel campo della materia soffice. Inoltre, lo studio è stato pubblicato sulla prestigiosa rivista Nature Communications, segnando un importante traguardo per la fisica applicata.
In particolare, i ricercatori e le ricercatrici del Cnr-Iac, dell’Università degli Studi di Bari, dell’Università di Edimburgo e della Koç University hanno analizzato speciali “emulsioni doppie”, cioè gocce fluide contenenti micro-emulsioni e un gel liquido-cristallino attivo. Infine, questi materiali si rivelano promettenti per applicazioni in bioingegneria e medicina.
Materia attiva e sistemi dinamici
Il concetto di “materia attiva” riguarda sistemi formati da molteplici componenti in grado di consumare energia e generare movimento collettivo. Ad esempio, fenomeni macroscopici come gli stormi di uccelli o microscopici come colonie batteriche rientrano in questa categoria.
Le sorprendenti proprietà dei cristalli liquidi attivi emergono proprio da questi sistemi: essi, infatti, possono assumere configurazioni ordinate e generare moti spontanei. Perciò, sono ideali per simulare il comportamento delle cellule e per progettare aggregati artificiali simili a tessuti biologici.
Dinamiche interne e controllo del moto
Quando tali cristalli liquidi vengono inseriti in gocce fluide, possono originare un movimento spontaneo direzionale. Tuttavia, prevedere o controllare tale moto resta una sfida. Grazie a simulazioni avanzate, gli scienziati sono riusciti a comprendere come la posizione delle gocce interne influenzi la direzione del movimento.
Inoltre, aumentando il numero di gocce interne, si osserva un moto rotatorio sincronizzato. Questo comportamento, piuttosto sorprendente, è regolato da particolari imperfezioni dette “difetti topologici”, osservabili anche nelle impronte digitali.
Implicazioni per la scienza e la tecnologia
I risultati della ricerca, oltre a descrivere le sorprendenti proprietà dei cristalli liquidi attivi, aprono la strada a nuove teorie matematiche che collegano morfogenesi e topologia. In aggiunta, tali materiali potrebbero essere impiegati nella somministrazione mirata di farmaci o nella costruzione di tessuti biologici artificiali.
Infine, lo studio dimostra come la fisica dei sistemi attivi possa contribuire concretamente allo sviluppo di tecnologie avanzate per la salute e l’ingegneria dei materiali.
