Tre scienziati della Scuola Superiore Sant’Anna introducono il concetto di elettroecologia: nuove prospettive per la robotica bioispirata, i sistemi bioibridi e le tecnologie a[...]

Tre scienziati della Scuola Superiore Sant'Anna introducono il concetto di elettroecologia: nuove prospettive per la robotica bioispirata, i sistemi bioibridi e le tecnologie a basso consumo energetico

Pubblicato su Nature Reviews Bioengineering un articolo a firma di Giulia Raffaele, Donato Romano e Fabian Meder. Capire come gli organismi viventi sfruttano i campi elettrici per interagire con l'ambiente rappresenta una grande opportunità per la bioingegneria

Elettroecologia: ovvero lo studio dei campi elettrici che numerosi organismi viventi generano, percepiscono o sfruttano durante le loro interazioni con l'ambiente circostante. Un concetto nuovo e dalle alte potenzialità applicative, che potrebbe aprire interessanti prospettive nei campi della robotica bioispirata, dei sistemi bioibridi e delle tecnologie sostenibili a basso consumo energetico.

È questa la tesi di tre scienziati dell'Istituto di BioRobotica della Scuola Superiore Sant'Anna di Pisa, Giulia Raffaele, Donato Romano e Fabian Meder, presentata in un articolo di commento pubblicato su Nature Reviews Bioengineering. I tre autori evidenziano come i campi elettrici presenti in natura rappresentino una dimensione ancora poco esplorata delle interazioni tra organismi e ambiente, e come la loro comprensione possa ispirare nuove generazioni di robot, sensori, sistemi di energy harvesting e piattaforme bioibride capaci di interagire in modo più naturale con gli ecosistemi.

I campi elettrici in ecologia: una nuova frontiera per la bioingegneria

Numerosi organismi viventi producono e percepiscono campi elettrici durante la loro interazioni con l'ambiente esterno. È il caso, ad esempio, delle api che sfruttano interazioni elettrostatiche durante la fase dell'impollinazione oppure delle piante che accumulano cariche elettriche generate dal vento o dalla pioggia sulla superficie delle foglie. Questi campi elettrici consentono agli organismi di orientarsi, comunicare, interagire con l'ambiente e con gli altri organismi.

Finora la ricerca si è concentrata soprattutto sull'elettrofisiologia, cioè sui segnali elettrici che regolano l'attività di cellule e tessuti. L'elettricità ambientale e il suo ruolo nelle interazioni ecologiche restano invece una dimensione ancora poco esplorata. Secondo gli autori dell'articolo, analizzare come gli organismi sfruttano i campi elettrici rappresenta una grande opportunità per la bioingegneria, soprattutto nella progettazione di nuovi robot e sistemi bioibridi.

"La sfida non è semplicemente aggiungere un nuovo sensore ai robot, ma ripensare il modo in cui una macchina entra in relazione con un ecosistema. Dagli animali capaci di interpretare segnali elettrici alle comunità microbiche che scambiano elettroni con l'ambiente, la natura mostra che percezione, metabolismo ed energia possono convergere nello stesso processo: un principio guida per dispositivi bioibridi più autonomi, efficienti e integrati nei sistemi naturali" dichiara Donato Romano, professore associato presso l'Istituto di BioRobotica della Scuola Sant'Anna.

"La superficie delle piante crea un'enorme biointerfaccia sul nostro pianeta e tante interazioni che avvengono lì non sono ancora ben comprese, soprattutto il ruolo delle cariche elettriche che si formano su questa superficie, come studiamo nel nostro progetto ERC EpiC. Stiamo cercando di capire come poter misurare queste cariche "invisibili", ma anche come utilizzarle in sistemi bioibridi, per esempio come fonte di energia" commenta Fabian Meder, professore associato presso l'Istituto di BioRobotica della Scuola Sant'Anna.

Dettagli della pubblicazione

Giulia Raffaele (post-doc), Donato Romano (docente), Fabian Meder (docente), Electroecology for biohybrid and robotic systems, Comment - Nature Reviews Bioengineering, 2026