Locuste con nanoschiuma rilevano più sostanze in laboratorio

L'antenna di una locusta sta per diventare un sensore. Nel laboratorio di Barani Raman alla Washington University di St. Louis, una sottile schiuma di collagene caricata di nanomateriali viene applicata sulle antenne o sulle ali dell'insetto, dove può rilevare e raccogliere tracce di firme chimiche. Secondo il team, la schiuma non interferisce con le altre funzioni dell'insetto.

Da tempo gli insetti sono immaginati come agenti sul campo in luoghi in cui le persone non possono entrare. Il limite è che il loro olfatto è straordinario ma ristretto. Ogni antenna contiene 50.000 neuroni recettori olfattivi, le cellule nervose che catturano le molecole odorose e rilevano gli odori deboli che guidano il comportamento della locusta. Anche così, l'insetto non riesce a identificare una gamma abbastanza ampia di composti. I sensori sintetici fanno il compromesso opposto: sono molto precisi su molecole specifiche, ma non eguagliano l'agilità di un animale vivo.

La soluzione si basa su una tecnica chiamata SERS, acronimo di surface-enhanced Raman scattering, che amplifica il segnale delle molecole posate sopra o vicino a superfici metalliche nanostrutturate. È particolarmente utile per le sostanze chimiche in tracce. Il laboratorio di Singamaneni progetta questi nanomateriali, mentre quello di Raman mappa i circuiti sensoriali della locusta. La schiuma di collagene è ultraleggera e altamente porosa e raccoglie le molecole sul corpo dell'insetto. La biologia gestisce l'ampia gamma di odori, mentre il nanomateriale aiuta a identificare specifiche specie chimiche: un problema non da poco, dato che spesso i ricercatori non sanno quali molecole stanno cercando.

In una serie di test pubblicati su Advanced Materials, le locuste dotate della schiuma hanno superato sia le locuste senza di essa sia i sensori chimici sintetici. Il rilevamento degli odori è migliorato per ogni sostanza testata, compresa la firma chimica del TNT. Il testo non indica di quanto sia migliore il rilevamento, e tutti questi risultati provengono dal laboratorio.

Per le squadre di soccorso o per le truppe in una zona di guerra, l'attrattiva sta in un sensore che entra per primo. Un sistema ibrido potrebbe, in linea di principio, mandare avanti le locuste a segnalare i vapori chimici prima che i soccorritori entrino in un sito. Per ora resta la visione del team e non un dispositivo: lo studio è un risultato di laboratorio, e né il team né l'università indicano una tempistica per l'uso sul campo.