Natura e tribologia ispirano nuovi approcci
Il corpo umano è estremamente complesso, composto da sezioni mobili di tessuto vivente con una miriade di interfacce di contatto. Recenti progressi scientifici applicano il campo di ingegneria tradizionale della tribologia, il quale studia attrito, usura e lubrificazione, al tessuto umano. Il progetto TRIBO-SURFING (Bio-inspired tribological interfaces) ha sviluppato prodotti per la salute e l’uso quotidiano che interagiscono con il corpo umano e si basano sulle creature viventi (biomimetica). Dal momento che la natura ha già creato sistemi per diminuire e aumentare l’attrito, questi possono servire come modelli per soluzioni ingegneristiche e fornire scorciatoie per la progettazione di interfacce tribologiche, aventi le medesime funzioni. I ricercatori hanno studiato quattro concetti correlati allo sviluppo di sistemi anti-attrito, compreso il comportamento di biolubrificazione dell’articolazione sinoviale basato sull’effetto combinato di cartilagine articolare e liquidi sinoviali. È stato inoltre studiato il comportamento tribologico della pelle umana, il comportamento di adesione delle cellule sui biomateriali polimerici e la lubrificazione dei pesci anfibi, attraverso le cellule del muco e le microprotuberanze presenti sulla loro pelle. Inoltre, un concetto correlato allo sviluppo di sistemi per attrito è stato studiato per l’uso negli aghi medicali e nelle suture. Questo è stato il caso dell’aculeo di porcospino, il quale utilizza ardiglioni microscopici orientati all’indietro contenenti dei peli, in grado di facilitare la loro penetrazione nei tessuti e di rendere difficile la relativa rimozione. Gli scienziati hanno considerato i principi di funzionamento alla base di queste strutture naturali al fine di sviluppare nuovi concetti con funzionalità migliorate, per interfacce tribologiche compatibili con l’ambiente e gli esseri umani. Il progetto TRIBO-SURFING ha usato queste conoscenze per creare strati di superficie/interfaccia tali da ridurre l’attrito e l’usura in relazione a giunti articolari, protesi articolari e suture medicali. Le conoscenze sono state sfruttate anche nello sviluppo di un sistema di aumento dell’attrito per migliorare l’interazione tra le viti peduncolari vertebrali e la struttura ossea. Inoltre, gli scienziati del progetto hanno creato una pelle artificiale che imita le proprietà meccaniche, le prestazioni in termini di attrito e le proprietà fisiche e chimiche della pelle umana, al fine di ottenere delle medicazioni.
Parole chiave
Tribologia, attrito, TRIBO-SURFING, interfacce tribologiche, biomimetica