Studiare la durata e la stabilità delle creme skincare in assenza di gravità, nello spazio: è quanto ha sperimentato un gruppo di ricercatori del Politecnico di Milano e dell’Università di Montpellier-CNRS, in Francia.
«Studiare questi materiali in microgravità ci permette di isolare l’effetto della gravità, una forza silenziosa ma decisiva nella loro evoluzione – ha spiegato Roberto Piazza, docente di Fisica della materia al dipartimento di Chimica, Materiali e Ingegneria Chimica Giulio Natta del Politecnico di Milano, dove dirige il laboratorio Soft Matter, e autore dello studio insieme a Luca Cipelletti, fisico del Laboratoire Charles Coulomb dell’Université de Montpellier – CNRS –. Capire questi processi ci aiuterà a progettare formulazioni più stabili, dai farmaci a rilascio controllato ai materiali autoassemblanti».
COLIS, il laboratorio di formulazione nello spazio
Da questa intuizione è nata COLIS (COlloids In Space), una nuova facility (ovvero un laboratorio sperimentale installato sulla Stazione Spaziale Internazionale) dedicata allo studio dei materiali soffici e complessi in microgravità.
Il progetto si inserisce nel programma Colloids in Space dell’Agenzia Spaziale Europea (ESA), con il supporto dell’Agenzia Spaziale Italiana (ASI) e del Centre National d’Études Spatiales (CNES).
Studiare i materiali in assenza di gravità
COLIS utilizza tecniche ottiche di correlazione dinamica basate sull’analisi dei cosiddetti speckle pattern (le minuscole variazioni della luce laser diffusa da un campione) per monitorare come gel e vetri colloidali si ristrutturano nel tempo.
Dispone di sistemi di stimolazione termica controllata che consentono di innescare e osservare i processi di invecchiamento dei materiali in modo preciso e riproducibile. Inoltre, riesce a misurare le fluttuazioni della polarizzazione della luce diffusa, utile per individuare in anticipo la formazione di fasi cristalline.
Questa funzionalità sarà utilizzata anche dai gruppi di Dominique Maes e James Lutsko della Vrije Universiteit di Bruxelles per studiare la cristallizzazione delle proteine in microgravità, un passo chiave per migliorare la stabilità dei farmaci e la produzione biotecnologica.
«COLIS rappresenta il culmine di oltre venticinque anni di collaborazione con il Politecnico di Milano – ha aggiunto Luca Cipelletti –. Portare la fisica dei materiali soffici sulla Stazione Spaziale è una sfida tecnologica e scientifica che apre nuove frontiere nello studio della materia disordinata».
Progettato dagli scienziati e realizzato dall’azienda Redwire Space, COLIS è stato trasportato sulla ISS dal cargo Cygnus NG-21 della NASA. Oggi la facility è pienamente operativa e analizza campioni di gel e vetri costituiti da nanoparticelle colloidali, ideali per indagare i processi di riorganizzazione interna e invecchiamento dei materiali.
Il ruolo della gravità nella struttura dei materiali soffici
I primi risultati, ottenuti da Luca Cipelletti, Roberto Piazza, Stefano Buzzaccaro (Co-PI del progetto per il Politecnico di Milano) e Alessandro Martinelli (post-doc a Montpellier, finanziato dal CNES francese), mostrano che la gravità influisce in modo più marcato del previsto sulla struttura dei materiali soffici, influenzandone le proprietà anche a lungo termine.
«È sorprendente vedere quanto la gravità, pur essendo così familiare, plasmi in modo invisibile i materiali che usiamo ogni giorno – ha concluso Piazza –. Queste osservazioni ci aiutano a capire e migliorare il comportamento dei materiali nel tempo, un obiettivo che riguarda direttamente la qualità della vita sulla Terra».
