cibi rovinati, il vino acido e il peggioramento delle ferite hanno un colpevole comune, un processo chiamato ossidazione. Sebbene gli effetti negativi di queste reazioni chimiche possano essere ridotti dagli antiossidanti, creare una piattaforma robusta in grado di fornire un'attività antiossidante prolungata è una sfida continua.

I ricercatori della Texas A&M University potrebbero aver risolto questo problema con i loro nuovi tappetini antiossidanti. Realizzato da una rete intrecciata di fili ultrasottili di un polimero e un antiossidante presente nel vino rosso, i ricercatori hanno detto che questi tappetini sono forti, stabile e in grado di fornire attività antiossidante per periodi di tempo prolungati.

"La nostra innovazione è che abbiamo messo a punto i passaggi necessari per girare senza difetti, fibre ultramicroscopiche per la realizzazione di stuoie antiossidanti ad alte prestazioni, " ha detto Adwait Gaikwad, uno studente laureato nel laboratorio della professoressa Svetlana Sukhishvili presso il College of Engineering e uno dei principali autori dello studio. "Ogni fibra è intermolecolare legata a diverse molecole antiossidanti, e così il tappeto finale, che è fatto di milioni e milioni di tali fibre, ha una maggiore funzionalità antiossidante."

Una descrizione del loro studio è stata pubblicata nel numero di febbraio della rivista Materiali e interfacce applicati ACS .

Sebbene l'ossidazione sia un fenomeno naturale comune, questa reazione chimica può essere dannosa se non controllata. Per esempio, nelle bevande alcoliche, troppa ossidazione porta alla formazione di acetaldeide dall'alcol, alterare il gusto della bevanda, colore e profumo. Nel corpo, lo stress ossidativo provoca un accumulo di radicali liberi che possono danneggiare le cellule sane e i tessuti corporei.

Però, le reazioni ossidative possono essere tenute sotto controllo dall'azione degli antiossidanti. Questi composti si combinano facilmente con l'ossigeno ambientale o donano elettroni per neutralizzare i radicali carichi. Tra i tanti antiossidanti, una molecola presente nel vino rosso chiamata acido tannico è particolarmente attraente perché è anche antibatterica e antivirale. I ricercatori hanno affermato che queste notevoli proprietà sono dovute alla presenza di raggruppamenti di atomi chiamati polifenoli all'interno della struttura molecolare dell'acido tannico.

"I polifenoli sono composti organici naturali noti anche per le loro proprietà antiossidanti, " ha detto Hanna Hlushko, anche uno studente laureato nel laboratorio di Sukhishvili e uno dei principali autori dello studio. "Si scopre che l'acido tannico è pieno di questi motivi polifenolici, che lo rendono un partner di legame efficiente per molte molecole e un grande spazzino di radicali liberi".

Negli studi precedenti, gli antiossidanti sono stati miscelati in stuoie sintetiche. In poche parole, in questa tecnica, i tappetini vengono realizzati mescolando prima un polimero e degli antiossidanti e poi appiattendoli in un foglio. Ma i ricercatori hanno affermato che questi tappetini hanno una funzionalità inferiore perché la superficie per l'attività antiossidante è limitata.

E così, aumentare la superficie per l'attività antiossidante, hanno creato una rete antiossidante realizzata con fibre ultrafini di polimero e acido tannico. Così, ogni filo di questo tappetino a rete potrebbe contribuire all'attività antiossidante. Per di più, a differenza della precedente tecnica di miscelazione, hanno scelto un polimero che potesse trattenere le molecole di acido tannico formando legami a idrogeno, aumentando così la resistenza complessiva del tappeto finale.

Per realizzare queste fibre, i ricercatori hanno riempito una siringa di acido tannico, un polimero chiamato polivinilpirrolidone e una combinazione di solventi. Quindi, mentre spremevano la soluzione mista polimero-antiossidante fuori dalla siringa, hanno applicato una tensione di 16 kilovolt tra la punta della siringa e un collettore a tamburo rotante situato a breve distanza. Questa tensione estremamente elevata ha trascinato il polimero in nanofibre mentre viaggiava dalla siringa al tamburo di raccolta. Al termine del processo di filatura, avevano un intreccio, tappetino in nanofibra.

Quando i ricercatori hanno esaminato questi tappetini al microscopio elettronico ad alta potenza, hanno scoperto che le nanofibre erano prive di difetti che potessero compromettere le proprietà meccaniche del tappetino. Anche, hanno dimostrato che questi tappetini sono stabili al pH dell'acqua e possono fornire un'attività antiossidante sostenuta rilasciando acido tannico in modo continuo per circa 20 giorni.

Hanno anche notato che i legami idrogeno tra il polivinilpirrolidone e l'acido tannico hanno aumentato la resistenza delle loro stuoie fino a 10 volte più delle stuoie filate dalle sole fibre di polivinilpirrolidone. Così, il design in nanofibra ha reso i tappetini meccanicamente resistenti e ha conferito loro una flessibilità simile a un tessuto per avvolgere gli oggetti.

"Abbiamo creato tappetini antiossidanti con una superficie elevata, robuste proprietà meccaniche e la capacità di fornire protezione antiossidante a lungo termine, " Gaikwad ha detto. "Inoltre, il rilascio di acido tannico è su richiesta:i legami idrogeno trattengono gli antiossidanti nel materiale fino a quando non c'è uno stimolo esterno, come il pH. Queste proprietà rendono i nostri tappetini adatti a diverse applicazioni, dalle bende per la guarigione delle ferite ai rivestimenti interni dei contenitori per la conservazione degli alimenti".