Motilità biologica e robot bio-ispirati: nuove sfide e opportunità e per la matematica – Antonio DeSimone (Scuola Superiore Sant’Anna)

Abstract

La biologia è una ricca fonte di ispirazione, anche per la ricerca di nuovi materiali, nuove forme e strategie di movimento, dispositivi mobili e adattabili con nuove funzionalità, strutture architettoniche biomorfe. Di straordinario interesse sono gli organismi unicellulari: invisibili ad occhio nudo data le loro dimensioni microscopiche, essi offrono nuove e sorprendenti soluzioni alla domanda su come controllare la forma. Le loro insolite strategie di morphing possono ispirare soluzioni innovative a problemi nella robotica, nell’ingegneria biomedica e strutturale, in architettura. Negli ultimi anni, abbiamo studiato la locomozione e il controllo della forma di un protista unicellulare (Euglena gracilis) utilizzando una vasta gamma di strumenti che comprende la meccanica teorica e computazionale, la modellizzazione matematica, la sperimentazione fisica e le osservazioni al microscopio, la produzione di prototipi [1]. E. gracilis è particolarmente interessante come organismo unicellulare modello perché può adottare diverse strategie di motilità: nuota usando la propulsione flagellare, oppure striscia grazie a cambiamenti di forma di tutto il corpo (moto ameboide associato alla propagazione di onde peristaltiche). Analizzeremo i nostri risultati più recenti all’interno di questo filone di ricerca, sottolineando le possibilità per nuovi sviluppi e approfondimenti.

[1] A. DeSimone, Cell motility and locomotion by shape control. In: The Mathematics of Mechanobiology, Springer Lecture Notes in Mathematics vol. 2260, Chapter 1, pp. 1-41 (2020).

Torna in cima