Micromotori a propulsione batterica

scienzain primopianosituazione è ulteriormente complicatadalla “reversibilità” delle equazioniidrodinamiche a bassi numeri diReynolds per cui una deformazionereciproca non può produrre unospostamento netto. Per fare unesempio, la capasanta é un molluscodi qualche centimetro che riesce anuotare richiudendo rapidamente laconchiglia ed espellendo un getto diacqua nella direzione opposta al moto.A causa della reversibilità idrodinamicauna micro-capasanta ritornerebbeesattamente al punto di partenza unavolta riaperta la conchiglia. Questorisultato è noto in micro-idrodinamicacome “teorema della capasanta” [1] edesclude la possibilità di autopropulsioneattraverso deformazioni reciproche,ovvero deformazioni cicliche percui è necessario ripercorrere tutte leconfigurazioni a ritroso per tornarenello stato di partenza. I batteriautopropellenti hanno escogitatouno stratagemma molto semplice edingegnoso per eludere i vincoli del“teorema della capasanta”. Il truccoconsiste nel ruotare un filamentoelicoidale, il flagello, producendo unadeformazione ciclica continua e nonreciproca. Dopo un giro completo,infatti, l’elica si ritrova al punto dipartenza e il batterio avrà percorso unospostamento netto. Il motore flagellareche aziona l’elica è un vero gioiellodi nanotecnologia, misura non piùdi 50 nm di diametro ed è compostodi circa 20 parti diverse. Può ruotarein senso antiorario e orario ad unafrequenza dell’ordine di 100 Hz con unaefficienza stimata dell’ordine del 90%.Il motore flagellare è uno dei motoribiologici più potenti e la possibilitàdi costruire dispositivi artificiali conun paragonabile grado di perfezioneè ancora molto remota. D’altra parteestrarre da una cellula un motoreflagellare funzionante è un’impresatroppo sofisticata vista la complessitàstrutturale del motore. Una possibilealternativa è allora quella di utilizzarel’intera cellula, con il suo motoreflagellare già assemblato, e con lapossibilità aggiuntiva di sfruttare lecapacità sensoriali del batterio. In uncerto senso si può dire che ci troviamoin una situazione simile a quella cheha caratterizzato il periodo storicopre-industriale. In mancanza di unatecnologia che ci permetta di costruireartificialmente macchine micrometrichedella perfezione di quelle viventi,possiamo sfruttare i microrganismicome veri e propri micro-animali dasoma del XXI secolo. Di recente è statadimostrata la possibilità di movimentaredelle microstrutture mediantel’adesione di uno strato di batteri motili(“tappeto batterico”) sulla superficie divari oggetti sintetici come microsferedi latex (polistirene) [2] o strutturedi PDMS (polidimetilsiloxano) [3].46 < il nuovo saggiatore