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La luce può diventare molto più di una semplice sorgente di illuminazione: un “telecomando” capace di far muovere, deformare e rimodellare un materiale a distanza. È la prospettiva aperta da uno studio coordinato dal Politecnico di Torino e pubblicato sulla rivista internazionale “Light: Science & Applications”, dedicata alla ricerca in ottica e fotonica. Al centro del lavoro c’è un idrogel fotoresponsivo, un materiale morbido a base polimerica e ricco d’acqua, progettato per reagire alla radiazione luminosa. La sua peculiarità? La luce ne determina forma e movimento. Nel composito sono disperse nanoparticelle di azopolimero, elementi estremamente piccoli e sensibili all’illuminazione: quando vengono colpite da un fascio luminoso, si riconfigurano in funzione della polarizzazione, cioè dell’orientamento dell’onda elettromagnetica. L’idrogel trasferisce il cambiamento dalla scala nanometrica alla struttura nel suo complesso, convertendo l’impulso ottico in una vera e propria deformazione meccanica. In altre parole, è un materiale che “sente” la luce.
La novità sostanziale risiede però nella reversibilità e nella riconfigurabilità della risposta. Negli azopolimeri convenzionali, le deformazioni indotte dalla luce tendono a fissarsi o ad accumularsi. Qui, al contrario, la componente elastica dell’idrogel consente al sistema di ritornare verso la configurazione originaria. Risultato: lo stesso microsistema può essere deformato più volte e in direzioni diverse, semplicemente cambiando la polarizzazione del fascio. Non serve un nuovo dispositivo per ogni movimento: il materiale può essere “riprogrammato” con la luce.
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I dati sperimentali delineano la portata del risultato: in condizioni tipiche si raggiungono deformazioni reversibili fino al 200%, un valore notevole per questa famiglia di materiali fotoattivi, con stabilità operativa in ambiente acquoso. Le riconfigurazioni possono essere ripetute per circa una decina di cicli, sovrascrivendo quelle precedenti. Non si tratta dunque di un unico cambiamento di forma, ma di un sistema che può deformarsi, rientrare verso lo stato iniziale e riattivarsi più volte. Il controllo è completamente remoto: niente fili, niente attuatori meccanici, nessun contatto diretto. La luce può essere focalizzata esattamente dove serve, anche su strutture di pochi micrometri.
I ricercatori hanno dimostrato, ad esempio, micropilastri che si allungano lungo la direzione del fascio e micropozzetti che si aprono e si richiudono in modo controllato. Sono elementi invisibili a occhio nudo, ma potenzialmente integrabili in dispositivi complessi. La piattaforma è stata concepita anche come substrato dinamico per la coltura cellulare. Oggi molte colture crescono su superfici sostanzialmente statiche; qui, invece, la luce consente di modificare localmente e nel tempo la micro-architettura del supporto, creando condizioni per studiare e guidare fenomeni come orientamento, migrazione e compartimentazione di cellule e tessuti.
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Secondo lo studio, l’intero controllo può essere implementato con un comune microscopio da laboratorio. Le applicazioni possibili si estendono oltre l’ingegneria dei tessuti: dispositivi microfluidici, colture tridimensionali di cellule e organoidi, microvalvole ottiche e altri microsistemi intelligenti fotocontrollati. Gli ambiti di interesse includono medicina rigenerativa, drug delivery e biotecnologie. Non si tratta ancora di soluzioni pronte per la clinica, ma di una solida piattaforma tecnologica su cui sviluppare e testare nuovi approcci.
Il progetto, coordinato dal professor Emiliano Descrovi del Dipartimento di Scienza Applicata e Tecnologia (DISAT) del Politecnico di Torino, coinvolge anche David Urban, che ha svolto un dottorato in cotutela tra la Norwegian University of Science and Technology (NTNU) e lo stesso Politecnico. La collaborazione internazionale ha portato a un composito che combina caratteristiche finora difficili da ottenere simultaneamente: elevata deformabilità, reversibilità, stabilità in acqua e controllo ottico. La tecnologia è già oggetto di una domanda di brevetto depositata nel 2025, in fase di estensione internazionale mediante procedura PCT, con l’obiettivo di favorire il trasferimento verso applicazioni industriali e commerciali. Il passo successivo sarà selezionare, tra le molte prospettive, quelle più promettenti in termini di impatto e fattibilità. Il concetto chiave può essere sintetizzato così: “controllare la materia senza toccarla”.
Se per decenni la luce è stata soprattutto strumento di osservazione del mondo microscopico, questo lavoro la trasforma in un mezzo di azionamento. Il risultato è un materiale soffice, acquoso, deformabile e riconfigurabile, che rende plausibile un futuro in cui i dispositivi si progettano a misura di micrometro. Un futuro, in questo caso, molto più piccolo di quanto immaginiamo.
