Comportamento non lineare di strutture tensintegre

Si è osservato recentemente che le cellule eucariotiche presentano un citoplasma affine alle strutture architettoniche tensegrali descritte per la prima volta da Buckminster Fuller; da ciò è derivata una rappresentazione del comportamento meccanico e strutturale delle cellule in termini della nuova teoria della tensegrità, per la quale i microfilamenti e i filamenti intermedi del citoscheletro (CSK) giocano il ruolo di elementi estensibili e i microtubuli quello di elementi rigidi. In una struttura siffatta l’equilibrio è stabilito da una condizione di prestress, per la quale gli elementi rigidi sono posti in stato di compressione da quelli estensibili, mentre questi sono in stato di tensione. Nella relazione presente si sono sottoposte a condizioni di sollecitazione statica e dinamica alcune strutture tensintegre modellizzanti il citoscheletro e se ne sono esaminate le risposte, ai fini di identificare eventuali comportamenti meccanici non lineari, di grande interesse per l’interpretazione biologica. Oggetto dello studio è stato un modello tensegrale di CSK a trenta elementi proposto da Ingber: sei elementi rigidi interconnessi da ventiquattro cavi elastici. Il modello è stato preliminarmente sottoposto a prove statiche per valutarne la simmetria rispetto al degno della sollecitazione. Per effettuare le prove dinamiche l’eccitazione è stata ottenuta utilizzando un pistone vibrante. L’ampiezza di oscillazione è stata rilevata tramite un laser diretto verso l’asta di cui si voleva misurare la vibrazione. Per il modello di icosaedro tensegrale realizzato in laboratorio e studiato in via teorica e in via sperimentale è stata trovata la fondamentale relazione di equilibrio che lega la lunghezza degli elastici alla lunghezza e alla distanza tra coppie di elementi rigidi; si è messo in evidenza un comportamento non lineare del sistema a sollecitazioni statiche delle aste costituenti; l’aspetto dinamico della non linearità risulta dalle variazioni della frequenza propria del modo risonante di minore frequenza.