La nanostruttura del guscio d’uovo

Com’è possibile che le uova di pollo fecondate riescano a resistere alle fratture esterne, mentre allo stesso tempo sono abbastanza fragili da rompersi dall’interno durante la schiusa dei pulcini? Secondo un nuovo studio condotto dai ricercatori della McGill University di Montreal, sta tutto nella nanostruttura del guscio.

Per scoprire il segreto dei gusci delle uova, il team di ricerca guidato da Marc McKee della facoltà di odontoiatria della McGill University, e il gruppo di ingegneri e colleghi di Richard Chromik, hanno utilizzato nuove tecniche di preparazione dei campioni per esporre l’interno dei gusci d’uovo al fine di studiarne la nanostruttura molecolare e le proprietà meccaniche.

“I gusci d’uovo sono notoriamente difficili da studiare con mezzi tradizionali, perché se si cerca di creare un taglio sottile per l’imaging mediante microscopia elettronica, si rompono facilmente” ha spiegato McKee, che è anche professore presso il Dipartimento di anatomia e biologia cellulare della McGill. “Grazie a un nuovo sistema di sezionamento a fasci di ioni, recentemente ottenuto dalla McGill’s Facility for Electron Microscopy Research, siamo stati in grado di tagliare e sezionareaccuratamente e sottilmente il campione e vedere l’interno del guscio”.

I gusci d’uovo sono fatti sia di materia organica che inorganica: calcio e proteine. Dimitra Athanasiadou, primo autore dello studio, ha scoperto che un fattore che determina la resistenza del guscio è la presenza di minerale nanostrutturato associato alla osteopontina, una proteina presente anche in alcuni materiali biologici compositi come le ossa.

I risultati forniscono informazioni sulla biologia e lo sviluppo degli embrioni del pollo in uova fertilizzate e incubate. Queste uova sono sufficientemente dure per proteggersi dalla rottura dopo la deposizione e durante la cova. Allo stesso tempo il pulcino che cresce all’interno del guscio, ha bisogno di calcio per formare le ossa. Durante l’incubazione, la parte interna del guscio si dissolve per fornire questa riserva di ioni minerali al pulcino; allo stesso tempo il guscio si indebolisce di quel tanto per essere essere rotto al momento della schiusa.

Usando metodi di microscopia a forza atomica e metodi di imaging a raggi X ed elettroni, il team di McKee ha scoperto che questa relazione è possibile grazie a minuscole variazioni nella nanostruttura del guscio, che si verificano durante l’incubazione delle uova.

Nel corso di alcuni esperimenti paralleli, i ricercatori sono stati anche in grado di ricreare una nanostruttura simile a quella scoperta, aggiungendo osteopontina ai cristalli minerali coltivati in laboratorio. McKee ritiene che una migliore comprensione del ruolo delle proteine e della biomineralizzazione nel corso degli eventi di calcificazione che guidano l’indurimento delle uova, potrebbe avere importanti implicazioni per la sicurezza alimentare.

“Circa il 10-20% delle uova di gallina si rompono o si crepano, aumentando il rischio di avvelenamento da salmonella” ha detto McKee. “Capire come la nanostruttura minerale contribuisca alla resistenza del guscio permetterà di selezionare i tratti genetici nelle galline ovaiole per produrre uova sempre più resistenti a favore di una maggiore sicurezza alimentare“.

Fonte Feed Stuff