Un gruppo di ricerca guidato dal Prof. Wan Yinhua dell'Istituto di ingegneria di processo (IPE) dell'Accademia cinese delle scienze ha sviluppato un distanziatore per membrana antivegetativa ispirato ai tentacoli del corallo attraverso la crescita sequenziale di spazzole polimeriche funzionali sulla superficie del distanziatore. Lo studio è stato pubblicato su AIChE Journal .
L'imbrattamento dei distanziatori della membrana comporta un aumento della caduta di pressione e una durata di vita ridotta dei moduli a membrana. La pulizia di questi distanziatori sporchi è impegnativa a causa delle forti interazioni tra il distanziatore e la membrana sporca.
L’inclusione di farmaci nei rivestimenti antivegetativi consente l’efficiente inattivazione dei batteri attraverso il rilascio del farmaco. Tuttavia, le superfici antimicrobiche non sono adatte a processi di produzione come la separazione tramite membrana e biofermentazione. Inoltre, hanno il potenziale di promuovere la crescita di batteri resistenti ai farmaci a causa dei tempi di inattivazione prolungati.
Nel corso dell'evoluzione naturale, i coralli hanno acquisito caratteristiche distinte caratterizzate da una bassa energia superficiale e una morfologia controllabile, dotandoli di proprietà antivegetative e autopulenti. "Traendo ispirazione dai tentacoli dei coralli, abbiamo utilizzato le reazioni di polimerizzazione radicalica a trasferimento atomico (ATRP) per creare uno strato LSFE (Low Surface Free Energy) controllabile dalla morfologia sulla superficie del distanziatore, migliorando efficacemente le caratteristiche antivegetative e autopulenti del distanziatore", ha affermato il prof. .Wan.
In una reazione ATRP in due fasi, le spazzole polimeriche sensibili alla temperatura, in particolare poli-N-isopropilacrilammide (PNIPAM), e le spazzole polimeriche fluorurate antivegetative, note come poli-2-perfluoroottil)etil metacrilato (PFOEMA), sono state immobilizzate consecutivamente sul distanziatore superficie. Il distanziatore modificato aveva un'energia superficiale inferiore, riducendo di conseguenza l'adsorbimento dei foulant.
Inoltre, PNIPAM ha conferito una significativa reattività alla temperatura allo strato antivegetativo, consentendo il controllo sulla ruvidità interfacciale e migliorando la capacità di idratazione. Il distanziatore modificato ha ridotto l'incremento della caduta di pressione e l'assorbimento dei residui rispettivamente del 61,7% e dell'89,3% rispetto a un distanziatore in polipropilene disponibile in commercio.
"Questo approccio innovativo risolve il compromesso tra anti-adsorbimento su superfici fluorurate e idrofobicità, fornendo preziose informazioni sul controllo del trasferimento di massa su microscala", ha affermato il prof. Luo Jianquan, autore corrispondente dello studio. "Crediamo che questo approccio abbia il potenziale per fornire indicazioni in vari campi, tra cui la preparazione del modulo di membrana antivegetativa, del biosensore e dei test immunologici."
Ulteriori informazioni: Jiachen Huang et al, Distanziatore per membrana antivegetativa ispirato ai tentacoli del corallo:una soluzione naturale per la prevenzione delle incrostazioni biologiche, AIChE Journal (2024). DOI:10.1002/aic.18391
Fornito dall'Accademia cinese delle scienze
