Un nuovo studio suggerisce che i film di grafene possono impedire alle zanzare di pungere. Gli esperimenti hanno mostrato che un grafene blocca i segnali chimici che le zanzare usano per percepire l'avvicinarsi di un pasto di sangue. Nei test di laboratorio, macchie di pelle ricoperte da film di grafene hanno zero morsi, che le zanzare banchettavano prontamente sulla pelle non protetta. Credito:Hurt Lab / Brown University
Il nanomateriale grafene ha ricevuto un'attenzione significativa per i suoi potenziali usi in tutto, dalle celle solari alle racchette da tennis. Ma un nuovo studio dei ricercatori della Brown University trova un nuovo uso sorprendente per il materiale:prevenire le punture di zanzara.
In un articolo pubblicato su Atti dell'Accademia Nazionale delle Scienze , i ricercatori hanno dimostrato che il grafene multistrato può fornire una doppia difesa contro le punture di zanzara. Il materiale ultrasottile ma resistente funge da barriera attraverso la quale le zanzare non sono in grado di mordere. Allo stesso tempo, gli esperimenti hanno mostrato che il grafene blocca anche i segnali chimici che le zanzare usano per percepire che un pasto di sangue è vicino, smussando la loro voglia di mordere in primo luogo. I risultati suggeriscono che l'abbigliamento con una fodera in grafene potrebbe essere un'efficace barriera contro le zanzare, dicono i ricercatori.
"Le zanzare sono vettori importanti di malattie in tutto il mondo, e c'è molto interesse per la protezione non chimica dalle punture di zanzara, " ha detto Robert Hurt, un professore della Brown's School of Engineering e autore senior del documento. "Stavamo lavorando su tessuti che incorporano il grafene come barriera contro le sostanze chimiche tossiche, e abbiamo iniziato a pensare a cos'altro poteva essere utile l'approccio. Abbiamo pensato che forse anche il grafene potesse proteggere dalle punture di zanzara".
Per scoprire se avrebbe funzionato, i ricercatori hanno reclutato alcuni coraggiosi partecipanti disposti a ricevere qualche puntura di zanzara in nome della scienza. I partecipanti hanno messo le braccia in un recinto pieno di zanzare in modo che solo una piccola parte della loro pelle fosse disponibile per le punture delle zanzare. Le zanzare sono state allevate in laboratorio in modo che potessero essere confermate libere da malattie.
I ricercatori hanno confrontato il numero di morsi che i partecipanti hanno ricevuto sulla loro pelle nuda, su pelle ricoperta di garza e su pelle ricoperta da film di ossido di grafene (GO) inguainati in garza. GO è un derivato del grafene che può essere trasformato in film sufficientemente grandi per applicazioni su macroscala.
Era subito evidente che il grafene era un deterrente per i morsi, i ricercatori hanno scoperto. Quando la pelle era coperta da pellicole GO secche, i partecipanti non hanno ricevuto un solo boccone, mentre la pelle nuda e coperta di garza veniva prontamente banchettata. Ciò che è stato sorprendente, i ricercatori hanno detto, era che le zanzare cambiavano completamente il loro comportamento in presenza del braccio coperto di grafene.
Un nuovo studio mostra che i film di ossido di grafene possono prevenire le punture di zanzara bloccando i segnali chimici che le zanzare usano per percepire che un pasto di sangue è vicino. I risultati sollevano la possibilità che gli indumenti foderati di grafene possano essere un deterrente per le punture di zanzara privo di sostanze chimiche. Credito:Hurt Lab / Brown University
"Con il grafene, le zanzare non stavano nemmeno atterrando sul cerotto, semplicemente non sembravano curarsene, " disse Cintia Castilho, un dottorato di ricerca studente alla Brown e autore principale dello studio. "Avevamo pensato che il grafene sarebbe stato una barriera fisica al morso, attraverso la resistenza alla perforazione, ma quando abbiamo visto questi esperimenti abbiamo iniziato a pensare che fosse anche una barriera chimica che impedisce alle zanzare di sentire che c'è qualcuno".
Per confermare l'idea della barriera chimica, i ricercatori hanno tamponato del sudore umano all'esterno di una barriera di grafene. Con le domande chimiche dall'altra parte del grafene, le zanzare si accalcavano sulla macchia più o meno allo stesso modo in cui si riversavano sulla pelle nuda.
Altri esperimenti hanno dimostrato che GO può anche fornire resistenza alle forature, ma non sempre. Usando un minuscolo ago come sostituto della proboscide di una zanzara, così come simulazioni al computer del processo del morso, i ricercatori hanno dimostrato che le zanzare semplicemente non possono generare abbastanza forza per forare il GO. Ma questo si applicava solo quando il GO è asciutto. Le simulazioni hanno scoperto che il GO sarebbe vulnerabile alle forature quando è saturo di acqua. E abbastanza sicuro, gli esperimenti hanno mostrato che le zanzare possono mordere attraverso il GO umido. Però, un'altra forma di GO con contenuto di ossigeno ridotto (chiamata rGO) ha dimostrato di fornire una barriera al morso sia quando è bagnata che asciutta.
Un prossimo passo per la ricerca sarebbe trovare un modo per stabilizzare il GO in modo che sia più duro quando è bagnato, fa male dice. Questo perché GO ha un netto vantaggio su rGO quando si tratta di tecnologia indossabile.
"GO è traspirante, nel senso che puoi sudare attraverso di essa, mentre rGO non lo è, "Ha detto Hurt. "Quindi la nostra incarnazione preferita di questa tecnologia sarebbe quella di trovare un modo per stabilizzare meccanicamente il GO in modo che rimanga forte quando è bagnato. Questo passaggio successivo ci darebbe tutti i vantaggi della traspirabilità e della protezione dai morsi".
Tutto detto, dicono i ricercatori, lo studio suggerisce che i rivestimenti in grafene opportunamente progettati potrebbero essere utilizzati per realizzare indumenti protettivi contro le zanzare.
Altri coautori dello studio sono stati Dong Li, Muchun Liu, Yue Liu e Huajian Gao.
