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Ispirandosi alle ali di insetti come le cicale che uccidono i batteri, gli scienziati hanno sviluppato una texture antibatterica naturale da utilizzare sugli imballaggi alimentari per migliorare la durata e ridurre gli sprechi. La nanostruttura realizzata in laboratorio da un team di scienziati australiano-giapponese uccide fino al 70% dei batteri e mantiene la sua efficacia quando viene trasferita sulla plastica.
Più del 30% del cibo prodotto per il consumo umano diventa rifiuto, con intere spedizioni rifiutate se viene rilevata la crescita batterica. La ricerca pone le basi per una riduzione significativa degli sprechi, in particolare nelle esportazioni di carne e prodotti lattiero-caseari, nonché per prolungare la durata di conservazione e migliorare la qualità, la sicurezza e l'integrità degli alimenti confezionati su scala industriale.
L'illustre professoressa Elena Ivanova della RMIT University ha affermato che il team di ricerca ha applicato con successo un fenomeno naturale a un materiale sintetico:la plastica. "L'eliminazione della contaminazione batterica è un enorme passo avanti nell'estensione della durata di conservazione degli alimenti", ha affermato.
"Sapevamo che le ali di cicale e libellule erano killer di batteri altamente efficienti e potevano aiutare a ispirare una soluzione, ma replicare la natura è sempre una sfida. Ora abbiamo creato una nanotexture che imita l'effetto di distruzione dei batteri delle ali degli insetti e mantiene il suo effetto antibatterico potenza quando stampato su plastica. Questo è un grande passo avanti verso una soluzione di imballaggio naturale, non chimica e antibatterica per l'industria alimentare e manifatturiera."
La ricerca, pubblicata su ACS Applied Nano Materials, è una collaborazione tra RMIT, Tokyo Metropolitan University e The KAITEKI Institute di Mitsubishi Chemical. Nel 2015, l'Australia ha esportato in Giappone 3,1 miliardi di dollari di esportazioni di prodotti alimentari e agricoli, diventando così il quinto esportatore di tali prodotti nel paese.
Come funziona
Le ali di libellula e cicala sono ricoperte da una vasta gamma di nanopillari:punte smussate di dimensioni simili alle cellule batteriche. Quando i batteri si depositano su un'ala, lo schema dei nanopillari separa le cellule, rompendo le loro membrane e uccidendole. "È come allungare un guanto di lattice", ha detto Ivanova. "Man mano che si allunga lentamente, il punto più debole del lattice si assottiglia e alla fine si strappa."
Il team di Ivanova ha sviluppato la propria nanostruttura replicando i nanopillari degli insetti e sviluppando nanomodelli propri. Per valutare la capacità antibatterica del pattern, le cellule batteriche sono state monitorate presso la struttura di microscopia e microanalisi di livello mondiale di RMIT. I migliori modelli antibatterici sono stati condivisi con il team giapponese, che ha sviluppato un modo per riprodurre i modelli su polimero plastico.
In Australia, il team di Ivanova ha testato i nanopattern di plastica e ha trovato quello che riproduce meglio le ali degli insetti, ma è anche più facile da fabbricare e scalare. Ivanova ha affermato che trattare con la plastica è stato più difficile di altri materiali come silicio e metalli, a causa della sua flessibilità. "La nanostrutturazione creata in questo studio regge se utilizzata nella plastica rigida. La nostra prossima sfida è adattarla per l'uso su plastiche più morbide", ha affermato.
Da quando Ivanova e i suoi colleghi hanno scoperto i batteri che uccidono la natura delle ali degli insetti una decina di anni fa, hanno lavorato per progettare il nanopattern ottimale per sfruttare i poteri di uccisione dei batteri degli insetti e utilizzarlo su una vasta gamma di materiali. Fino a poco tempo, era difficile trovare una tecnologia adatta per riprodurre questa nanostrutturazione su una scala adatta alla produzione.
Ma ora esiste una tecnologia per aumentare e applicare proprietà antibatteriche agli imballaggi, tra una serie di altre potenziali applicazioni, come i dispositivi di protezione individuale.
La loro nuova ricerca si basa su uno studio del 2020 sull'utilizzo di nanomateriali ispirati agli insetti per combattere i superbatteri. Il team desidera collaborare con potenziali partner nella fase successiva della ricerca, aumentando la tecnologia e determinando i modi migliori per produrre in serie l'imballaggio antibatterico. + Esplora ulteriormente
