Ogni flacone di farmaci da banco è dotato di un sigillo protettivo, solitamente un involucro di plastica o uno strato di schiuma, o entrambi. Questi sigilli presentano segni di tentativi di manomissione. Parallelamente, l'Agenzia internazionale per l'energia atomica fa affidamento su dispositivi di indicazione di manomissione per assicurarsi di sapere se i contenitori di materiale nucleare sono stati aperti o manomessi.
Tuttavia, proprio come un flacone di farmaco potrebbe essere aperto e i sigilli di manomissione rimessi con cura da un malintenzionato, l’AIEA teme che i suoi dispositivi possano essere aggirati, riparati o contraffatti. Una possibile soluzione? Gli ingegneri dei Sandia National Laboratories hanno sviluppato un prototipo innovativo utilizzando materiali "lividi". La loro innovazione non si limita a rilevare le manomissioni; il nuovo dispositivo mostra con coraggio le prove, come cicatrici di battaglia.
"La nostra prima idea era quella di creare un materiale 'sanguinante' in cui fosse estremamente evidente che era stato manomesso", ha affermato Heidi Smartt, ingegnere elettrico di Sandia e responsabile del progetto. "Poi abbiamo realizzato un nuovo dispositivo utilizzando questi materiali in cui il danno era evidente alla gente. Nessuno aveva mai realizzato prima questo tipo di concetto per la salvaguardia nucleare internazionale."
Utilizzando perle d'acqua colorate disponibili in commercio, una reazione chimica che cambia colore e custodie stampate in 3D, il team ha realizzato dispositivi a forma di disco che diventano marrone scuro se danneggiati o se l'anello di filo infilato al loro interno viene estratto.
La parte importante della soluzione che cambia colore è una sostanza chimica chiamata L-DOPA, che il corpo utilizza per produrre diversi neurotrasmettitori vitali. Questa sostanza chimica può reagire con l'ossigeno per produrre melanina, la sostanza chimica marrone che conferisce il colore alla pelle, ai capelli e agli occhi umani.
Il gruppo di ricerca ha esplorato diverse altre soluzioni di cambiamento di colore prima di determinare che la reazione di produzione di melanina, un po' come la reazione causata dall'abbronzatura, era la più pratica, ha affermato Cody Corbin, un chimico dei materiali di Sandia. "Da allora ha funzionato magnificamente."
Se qualcuno pratica un piccolo foro nel dispositivo o tenta di estrarre i fili incorporati, l'ossigeno fuoriesce. Una volta all'interno, l'ossigeno reagisce con la soluzione che cambia colore vicino al danno, trasformandolo in marrone. Con il passare del tempo, entra più ossigeno e il "livido" aumenta.
I dispositivi prototipo Sandia hanno all’incirca le dimensioni di una pila di sette monete da mezzo dollaro americano, le stesse dimensioni dei sigilli di metallo che l’agenzia utilizza dagli anni ’60. L'AIEA fa affidamento su dispositivi di indicazione di manomissione fissati attorno alle aperture degli armadi contenenti apparecchiature di monitoraggio vitali. I dispositivi vengono posizionati anche sulle aperture dei contenitori di combustibile nucleare esaurito per rendere evidente la possibile deviazione.
Tuttavia, gli ispettori dell'AIEA devono esaminare attentamente questi dispositivi e i loro anelli di filo, cercando e palpando segni strani, differenze di colore e altre prove di manomissione. Questa ispezione richiede molto tempo ed è soggetta a errori umani. Lo scopo del prototipo Sandia è ridurre il tempo e la soggettività di tali ispezioni.
Per riempire i dispositivi prototipo, il team di Corbin aggiunge un po' d'acqua a una miscela di perle d'acqua trasparenti e colorate finché non diventano morbide, ha detto. Quindi mescolano le perle fino a ridurle in piccoli pezzetti ma non in polvere fine. Una volta asciutti, trasferiscono i frammenti in un pezzo di attrezzatura da laboratorio chiamato vano portaoggetti.
Il vano portaoggetti ha diverse paia di guanti di gomma spessi che consentono ai ricercatori di eseguire esperimenti in un ambiente privo di ossigeno. Una volta all’interno del vano portaoggetti, i pezzetti di perline vengono immersi nella soluzione che cambia colore e quindi un ricercatore versa la miscela in custodie stampate in 3D e le sigilla. Una volta sigillate, le custodie possono essere rimosse.
"L'altro aspetto dell'indicazione di manomissione è assicurarsi di avere un'identificazione univoca per garantire che i dispositivi non siano facili da contraffare e sostituire", ha affermato Corbin. "I colori delle perline forniscono quell'aspetto anti-contraffazione. Se qualcuno volesse replicare un disco, dovrebbe ottenere ogni singolo puntino rosso, blu e verde nello stesso punto."
Il team ora sta testando dozzine di dischi in numerose condizioni diverse che imitano vari ambienti in cui potrebbero essere utilizzati, ha detto Smartt. Ciò include testarli a temperature comprese tra -22 °F e 150 °F e sotto un'intensa luce UV per invecchiare i materiali più velocemente, fino all'equivalente di tre anni.
L'anno scorso, il team ha depositato un brevetto sul materiale che cambia colore e recentemente ha depositato una continuazione del brevetto sul dispositivo di indicazione di manomissione stesso. Il team potrebbe anche richiedere ulteriori finanziamenti federali per testare i dispositivi sul campo e potrebbe cercare partner aziendali per concedere in licenza e commercializzare la tecnologia. Il team ha anche realizzato interi involucri di segnalazione di manomissione con il materiale che cambia colore come parte di un altro progetto in corso.
"Fin dall'inizio del nostro lavoro su questi materiali, li abbiamo considerati davvero preziosi per qualsiasi settore che si preoccupi della manomissione dei propri imballaggi", ha affermato Smartt. "Penso che possiamo davvero aggiungere valore all'aspetto visivamente evidente dei nostri dispositivi; è una cosa totalmente nuova. Ci sono anche molti altri usi possibili per questi sigilli ad anello."
Fornito da Sandia National Laboratories
