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Traduzione a cura di Denis Gobbi

Per la prima volta, i chimici sono riusciti a produrre con successo una cellula artificiale contenente organelli capaci di eseguire i vari steps di una reazione chimica. Tutto questo è avvenuto all’Istituto per le Molecole e i Materiali (IMM –  Institute for Molecules and Materials della Radboud University Nijmegen. La scoperta è stata pubblicata durante il 2014 nel primo numero del giornale “Angewandte Chemie” ed è stato messo in evidenza anche da “Nature Chemistry”

E’ compito difficoltoso per i chimici replicare la chimica delle cellule vive in laboratorio.  Dopotutto, in una cellula tutte le diverse reazioni avvengono simultaneamente nella stessa piccola area, in diversi scomparti e in maniera incredibilmente efficiente. Quest’ultimo è il motivo principale per cui i chimici tentano in tutti i modi di imitare il loro funzionamento. Facendo questo, sperano inoltre di imparare di più sull’origine della vita, e più in particolare della transizione tra reazioni chimiche e biologiche.

Da sinistra a destra: le sostanze sono confinate in piccole sfere (gli organelli) e mischiate con reagenti ed enzimi. Tutto questo confinato all'interno di una parete cellulare polimerica.

Da sinistra a destra: le sostanze sono confinate in piccole sfere (gli organuli) e mischiate con reagenti ed enzimi. Tutto questo confinato all’interno di una parete cellulare polimerica.

Jan Van Hest e l’aspirante PhD Ruud Peters hanno creato i loro organuli riempiendo piccole sfere con agenti chimici epiazzandole all’interno di una goccia d’acqua. Hanno quindi sapientemente ricoperto questa goccia con uno strato di polimeri: la membrana cellulare.  Usando la fluorecenza sono riusciti a  dimostrare come la cascata di reazioni avvenisse in luogo effettivamente. Questo porta loro ad essere i primi chimici a creare una cellula artificiale con organuli funzionanti. Proprio come le cellule del nostro corpo, gli agenti chimici sono capaci di transitare nel plasma della cellula dopo le reazioni negli organuli per essere elaborate altrove nella cellula.

Vista ravvicinata di una cellula polimerica con organelli.

Vista ravvicinata di una cellula polimerica con organelli.

Ricercando l’origine della vita

La creazione di strutture simil-cellulari è al momento molto gettonata nel campo della ricerca chimica, come prova la sperimentazione di diverse tecniche all’ IMM. Il professor Wilhelm Huck per esempio, stà creando cellule a partire da piccole goccie di soluzione molto simile al citoplasma, mentre il già citato gruppo di Van Hest le stà creando usando dei polimeri.

Gruppi in competizione tra loro stanno lavorando vicini alla biologia, creando cellule ad esempio da acidi grassi. Vorremmo tentare di fare lo stesso in futuro. Un altro passo in avanti consisterebbe nel produrre cellule che si producono energia autonomamente. Stiamo inoltre lavorando a metodi di controllo del movimento delle sostanze nella cellula, attraverso gli organuli. Simulando questi meccanismi riusciremo a comprendere meglio le cellule viventi. Un giorno, saremo in grado di crearne copie realmente simili a quelle vere.

Articolo riportato anche su “Nature Chemistry” e “Angewandte Chemie

Fonte: ru.nl

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Traduzione a cura di Denis Gobbi

Il Governo Filippino combatte la povertà e la malnutrizione della popolazione, e contemporaneamente riqualifica zone urbane degradate con un’arma innovativa: la Coltura Idroponica!

Cebu è una delle provincie dell’Arcipelago delle Filippine, costituita dall’Isola principale di Cebu e da 167 altre isole più piccole. La capitale della provincia è la Città di Cebu, la più antica città delle Filippine con una popolazione stimata attorno alle 822.000 anime. Anche se la città risulta essere una delle più sviluppate del paese grazie ad una fiorente industria dei trasporti e ad un’industria della comunicazione in crescita, sperimenta comunque povertà, anche se essa stà per essere combattuta da iniziative innovative grazie agli investimenti del governo.

La coltura idroponica è infatti stata scelta come metodo agricolturale per via del fatto che può essere implementata in relativamente poco spazio e gli spazi urbani ristretti ed inutilizzati sono infatti presenti in quantità nella città, ciò aiuta ed incoraggia anche al riutilizzo della plastica, contribuendo a ridurre il problema dei rifiuti urbani.

L’obbiettivo principale dell’iniziativa è ridurre la povertà e specialmente alleviare la malnutrizione nelle aree più densamente popolate della provincia come la Città di Cebu. Il Dipartimento del Benessere Sociale e dello Sviluppo ed il Dipartimento di Scienza & Tecnologia sperano entrambi che grazie all’educazione a questo metodo di coltura sarà possibile ridurre la minaccia derivante dalla penuria alimentare, ma anche trasformare aree urbane dismesse in verdi aree produttive.

Il progetto fa parte di un più ampio programma correntemente in fase di sviluppo da parte del Governo Filippino. L’utilizzo della coltura idroponica tuttavia, come un mezzo per aiutare le famiglie stesse a risollevarsi dalla povertà è un approccio innovativo che speriamo contribuirà non solo ad alleviarla, ma anche a dimostrare la fattibilità del giardinaggio urbano idroponico come mezzo di produzione alimentare nonchè di riqualificazione urbana.

Fonte: http://hydroponicsguide.co.uk

 

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Traduzione a cura di Daniel Iversen

L’efficienza delle celle solari convenzionali potrebbe incrementare in maniera significativa, questo secondo la ricerca su un nuovo meccanismo di conversione dell’energia solare, capitanata da Xiaoyang Zhu all’Università del Texas, ad Austin.

Zhu ed il suo team hanno scoperto che è possibile raddoppiare il numero degli elettroni raccolti da un fotone di luce usando un materiale semi-conduttore in plastica.

“La produzione di celle solari fatte con semi-conduttori in plastica ha ottimi vantaggi, uno di questi è il basso costo” dice Zhu, professore di chimica. “In combinazione con l’alta capacità di progetazzione molecolare e di sintesi, la nostra scoperta apre la porta a un eccitante nuovo approccio per la conversione dell’energia solare, in grado di avere efficienze molto piu elevate.

Zhu ed il suo team hanno pubblicato la loro dirompente scoperat il 16 dicembre 2011, su “Science”.

L’efficienza massima teorizzata per le celle solari in silicio, usate oggi, è approssimativamente del 31 %, visto che molta dell’energia solare che colpisce la cella è troppo grande per essere trasformata in energia elettrica utilizzabile.

Questa energia, in forma di elettroni eccitati, viene persa tramite calore. Catturare questi elettroni eccitati potrebbe potenzialmente incrementare l’efficienza della conversione da solare ad elettricità fino al 66 %.

Zhu e il suo team hanno precedentemente dimostrato che questi elettroni eccitati possono essere catturati usando semi-conduttori nanocristallini.
Hanno pubblicato la loro ricerca su Science nel 2010 ma Zhu afferma che l’effettiva implementazione di una  tecnologia praticabile, basata su questa ricerca, è molto impegnativa.

“Per prima cosa” ha detto Zhu “quel 66 % di efficienza può essere raggiunta solo quando viene usata luce altamente concentrata, e non la luce pura che colpisce normalmente un pannello solare. Questo crea un problema quando si considera la progettazione di un nuovo materiale o un nuovo dispositivo”.

Per circuire questo problema però, Zhu ed il suo team hanno trovato un’alternativa. Hanno scoperto che un fotone produce uno “stato ombra” quantistico dal quale due elettroni possono poi venire catturati efficientemente per generare più energia in un semiconduttore di pentacene.

Zhu spiega che sfruttando tale meccanismo si potrebbe incrementatare l’efficienza di una cella solare al 44 % senza la necessità di dover concentrare il raggio solare; questo dovrebbe incoraggiare un uso più diffuso della tecnologia solare.

Il team di ricerca è stato guidato da Wai-lun Chan, collega post dottorato nel gruppo di Zhu, e con l’aiuto di Manuel Liggens, Askat Jailaubekov, Loren Kaake e Luis Miaja-Avila. La ricerca è stata sostenuta dalla National Science Foundation e dal Dipartimento di Energia.

La scienza che sta dietro a questa scoperta:

– L’assorbimento di un fotone in un semiconduttore di pentacene crea
una coppia di buchi elettronici chiamati eccitoni.

– L’eccitone è accoppiato in maniera quantistica meccanica con uno
“stato ombra” scuro, chiamato multi-eccitone.

– Questo stato ombra scuro può essere la fonte più efficiente per due
elettroni attraverso il trasferimento ad un materiale accettatore di
elettroni come il fullerene, usato nell’esperimento

– Sfruttando lo stato ombra per produrre il doppio di elettroni
potrebbe incementare l’efficienza delle celle solari fino al 44 per cento

Fonte: sciencedaily.com

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