Nel tentativo di realizzare sensori altamente sensibili per misurare lo zucchero e altri segni vitali della salute umana, Sonal Padalkar della Iowa State University ha scoperto come depositare i nanomateriali su stoffa e carta.

Feedback da un documento sottoposto a revisione paritaria pubblicato da ACS Chimica e Ingegneria Sostenibili descrivendo la sua nuova tecnologia di fabbricazione menzionava i nanomateriali di ossido di metallo con cui stava lavorando l'assistente professore di ingegneria meccanica, incluso l'ossido di zinco, ossido di cerio e ossido di rame, tutti su scale fino a miliardesimi di metro, hanno anche proprietà antimicrobiche.

"Potrei anche vedere se posso fare qualcos'altro con questa tecnologia, "Ha detto Padalkar. "Ed è così che ho iniziato a studiare gli usi degli antimicrobici".

Si scopre che i nanomateriali sono ruvidi sui microbi come i batteri. In realtà perforano le pareti cellulari dei microbi unicellulari, causando perdite e infine la morte.

Mettilo su un panno e potresti avere un efficace, salvietta disinfettante priva di sostanze chimiche.

"Le implicazioni dei nostri attuali studi antimicrobici sono enormi, " Padalkar ha detto. "Possiamo trovare applicazioni in vaste aree, compresa la nostra vita quotidiana a molte applicazioni molto specifiche, come le unità chirurgiche negli ospedali."

Ma funziona su virus minuscoli, pure?

Servono più studi, ha detto Padalkar. Ma, il meccanismo sarebbe lo stesso:perforare gli strati proteici dei virus per danneggiare e uccidere i microbi.

Nanomateriali su un filo

Padalkar ha affermato di aver studiato nanomateriali di ossido di metallo come agenti antimicrobici per circa otto mesi. Dal 2018, ha studiato i materiali da utilizzare in vari biosensori.

Il contributo chiave del suo laboratorio è stato capire come far crescere nanostrutture di ossidi metallici a basso costo, leggero, panno flessibile e carta. Le tecniche di fabbricazione di Padalkar si basano sulla deposizione elettrochimica, ovvero l'applicazione di elettricità al tessuto o alla carta e all'applicazione di una soluzione contenente precursori agli ossidi metallici.

I test mostrano che le nanostrutture risultanti sono coerenti, stabile e robusto. Ha detto che la tecnologia potrebbe essere ridimensionata per superfici più grandi e ridotta fino a un singolo thread.

Ha anche lavorato con Carmen Gomes, un professore associato di ingegneria meccanica presso l'Iowa State, studiare il rilevamento elettrochimico dei batteri utilizzando nanomateriali di ossido di zinco depositati su vetro. Finora, ha detto che i dati preliminari sembrano molto positivi. Il progetto sarà esteso allo studio dell'attività antimicrobica.

Applicazioni dappertutto

Come per la maggior parte dei progetti di ricerca, ci sono ancora domande da studiare e rispondere.

"Quale forma, dimensione, la densità del nanomateriale sarà l'ideale per questo lavoro?" ha detto Padalkar. "Quale carica superficiale sarà ottimale sul nanomateriale in modo che sia possibile l'interazione batterica? Quale sarà la durata di conservazione di tali nanomateriali come agenti antimicrobici?"

Finora, I fondi per l'avvio della facoltà di Padalkar stanno supportando la sua ricerca di risposte. Ora sta scrivendo una proposta di ricerca per un finanziamento esterno per il suo progetto.

In questi giorni di lavarsi le mani, distanziamento sociale e ricerca di disinfettante per le mani, c'è sicuramente bisogno di tutti i tipi di prodotti antimicrobici. Padalkar ha affermato che il tessuto antimicrobico e i prodotti di carta resi possibili dalla sua tecnologia di fabbricazione potrebbero essere utili nelle case, negli ospedali e nelle cliniche, nei luoghi di lavoro e nelle scuole e intorno alle fattorie.

"Non abbiamo intenzione di concludere presto questo lavoro, " ha detto. "La necessità di prodotti antimicrobici è urgente e la comprensione dei dettagli del meccanismo e dei parametri del materiale è fondamentale per il successo di questi nuovi materiali".