– Capita a volte di tirare fuori una vaschetta di gelato dal congelatore, di prenderne qualche cucchiaiata e di lasciare la vaschetta sul tavolo mentre ci si tuffa nel godimento ipercalorico sottozero. Poi, con calma, si mette a posto la vaschetta e, quando la si riprende la volta successiva, la trama vellutata del variegato alla fragola è diventata ruvida e fastidiosa al palato, e anche il sapore è meno intenso. La colpa è dei cristalli di ghiaccio (oltre che nostra, per aver lasciato il gelato fuori dal freezer).
Tra qualche tempo, però, problemi di questo tipo potrebbero essere eliminati. Infatti, un gruppo di ricercatori francesi del del Cnrs (l’equivalente del Cnr italiano) e dell’azienda Saint-Gobain hanno scoperto che un composto chimico originariamente pensato per evitare l’aggregazione spontanea di particelle in una sospensione si dimostra capace di controllare la formazione di cristalli di ghiaccio. Questa ricerca, pubblicata in linea sulla rivista PLoS One, fornisce anche nuovi indizi per l’elaborazione di equivalenti sintetici alle proteine antigelo diversi da quelli oggi noti.
La formazione di ghiaccio può avere molteplici conseguenze, spesso dannose. Oltre alla formazione di cristalli nei gelati, può causare degradazione delle cellule negli organismi, deterioramento dei terreni o delle strade nelle zone fredde… Questi sono soltanto alcuni esempi in cui è auspicabile un controllo della formazione di cristalli di ghiaccio. Diversi organismi viventi nelle regioni fredde si sono adattati per controllare questa formazione: la loro resistenza alle basse temperature è basata sulla presenza di proteine antigelo tutte costituite di catene molto lunghe a base di carbonio, dotate di caratteristiche particolari che permettono loro di formare spontaneamente un doppio strato impermeabile se immerse in sostanze acquose.
I ricercatori stanno tentando d’identificare il meccanismo di riconoscimento di questi cristalli da parte delle proteine antigelo, ma al momento non si sa ancora molto sulle modalità d’interazione tra proteine e cristalli di ghiaccio. D’altra parte, dal momento che queste proteine sono molto costose da estrarre, i ricercatori elaborano degli equivalenti sintetici, che s’ispirino a strutture naturali.
Studiando la sintesi dei materiali porosi, un gruppo guidato da Sylvain Deville, ricercatore al Laboratorio di sintesi e funzionalizzazione delle ceramiche del Cnrs, in collaborazione con il laboratorio Materiali, ingegneria e scienze di Lione, ha scoperto che l’acetato di zirconio riesce a esercitare un controllo sulla formazione dei cristalli di ghiaccio. In effetti, questo composto controlla la morfologia dei cristalli di ghiaccio ottenuti congelando una soluzione di acetato e acqua. I cristalli osservati dopo l’aggiunta di questa sostanza si sono dimostrati molto regolari. Al contrario, senza l’aggiunta dell’acetato, i cristalli non presentavano alcuna regolarità particolare.
Questi risultati sono assai sorprendenti poiché l’acetato di zirconio è un composto semplice, radicalmente diverso dalle macromolecole – molecole di dimensioni molto grandi e di peso molecolare molto elevato – conosciute per le loro proprietà antigelo. In più, l’acetato non era noto per la proprietà di controllare la formazione di cristalli di ghiaccio. Questo controllo si può effettuare a vari livelli: limitare la velocità di formazione dei cristalli (si rallenta la loro formazione), abbassare la temperatura di congelamento (si ritarda la loro formazione), o ancora controllare la morfologia dei cristalli, come in questo caso. Un controllo simile implica un’interazione diretta coi cristalli, ma l’acetato e le proteine sono molto diversi tra loro e non si pensava potessero interagire, da cui la sorpresa dei ricercatori.
Ora, il composto offre degli innegabili vantaggi rispetto agli equivalenti naturali e sintetici esistenti: è poco costoso da produrre, è stabile, ‘semplice’ e di facile utilizzo. Queste qualità lasciano prevedere numerose applicazioni industriali. E, dal momento che l’acetato è radicalmente diverso dalle sostanze identificate e/o elaborate finora, sono ora concepibili nuove prospettive di ricerca per elaborare altre molecole dalle proprietà antigelo.
