Las alas de los insectos que destruyen las bacterias inspiran un nuevo envase antibacteriano
El texturizado antibacteriano elimina las bacterias y prolonga la vida útil de los alimentos
La nanotextura fabricada en laboratorio por un equipo de científicos australiano-japonés mata hasta el 70% de las bacterias y mantiene su eficacia cuando se transfiere al plástico.
Los nanopilares de la superficie de un ala de libélula (ampliados 20.000 veces).
RMIT University
Más del 30% de los alimentos producidos para el consumo humano se convierten en residuos, con envíos enteros rechazados si se detecta la proliferación de bacterias.
La investigación sienta las bases para reducir considerablemente los residuos, sobre todo en las exportaciones de carne y productos lácteos, así como para prolongar la vida útil y mejorar la calidad, seguridad e integridad de los alimentos envasados a escala industrial.
La catedrática Elena Ivanova, de la Universidad RMIT de Melbourne (Australia), dijo que el equipo de investigación había aplicado con éxito un fenómeno natural a un material sintético: el plástico.
"Eliminar la contaminación bacteriana es un gran paso para prolongar la vida útil de los alimentos", dijo.
Sabíamos que las alas de las cigarras y de las libélulas eran muy eficaces para eliminar las bacterias y podían ayudar a inspirar una solución, pero replicar la naturaleza es siempre un reto".
"Ahora hemos creado una nanotextura que imita el efecto destructor de bacterias de las alas de los insectos y que conserva su poder antibacteriano cuando se imprime en plástico.
"Se trata de un gran paso hacia una solución de envasado natural, no química y antibacteriana para la industria alimentaria y manufacturera".
La investigación, publicada en ACS Applied Nano Materials, es una colaboración entre el RMIT, la Universidad Metropolitana de Tokio y el Instituto KAITEKI de Mitsubishi Chemical.
En 2015, Australia exportó a Japón 3.100 millones de dólares en alimentos y productos agrícolas, lo que la convierte en el quinto mayor exportador de este tipo de productos al país.
Cómo funciona
Las alas de las libélulas y las cigarras están cubiertas por una gran cantidad de nanopilares, picos romos de tamaño similar al de las células bacterianas.
Cuando las bacterias se instalan en un ala, el patrón de nanopilares separa las células, rompiendo sus membranas y matándolas.
"Es como estirar un guante de látex", explica Ivanova. "A medida que se estira lentamente, el punto más débil del látex se vuelve más fino y acaba por romperse".
El equipo de Ivanova desarrolló su nanotextura replicando los nanopilares de los insectos y desarrollando nanopatrones propios.
Para evaluar la capacidad antibacteriana de los patrones, se observaron las células de las bacterias en las instalaciones de microscopía y microanálisis del RMIT, de categoría mundial.
Los mejores patrones antibacterianos se compartieron con el equipo japonés, que desarrolló una forma de reproducir los patrones en polímero plástico.
De vuelta a Australia, el equipo de Ivanova probó los nanopatrones de plástico y encontró el que mejor reproducía las alas de los insectos, pero también el más fácil de fabricar y ampliar.
Ivanova dijo que tratar el plástico era más difícil que otros materiales como el silicio y los metales, debido a su flexibilidad.
"La nanotextura creada en este estudio se mantiene cuando se utiliza en plástico rígido. Nuestro próximo reto es adaptarlo para utilizarlo en plásticos más blandos", dijo.
Desde que Ivanova y sus colegas descubrieron hace una década la naturaleza bactericida de las alas de los insectos, han estado trabajando para diseñar el nanopatrón óptimo para aprovechar el poder bactericida de los insectos y utilizarlo en una serie de materiales.
Hasta hace poco, era difícil encontrar la tecnología adecuada para reproducir este nanotexto a una escala adecuada para la fabricación.
Pero ahora existe la tecnología para ampliarla y aplicar las propiedades antibacterianas a los envases, entre otras aplicaciones potenciales, como los equipos de protección personal.
Su nueva investigación se basa en un estudio realizado en 2020 sobre el uso de nanomateriales inspirados en los insectos para combatir las superbacterias.
El equipo está dispuesto a colaborar con posibles socios en la siguiente fase de la investigación: ampliar la tecnología y determinar la mejor manera de fabricar en masa el envase antibacteriano.
La catedrática Elena Ivanova, pionera en el campo de las superficies antibacterianas biomiméticas, dirige el Grupo de Investigación de Materiales Mecanobactericidas de la Facultad de Ciencias del RMIT.
La investigación contó con el apoyo de la Fundación de Estudios Australia-Japón en el marco del Proyecto de Colaboración Río Tinto Australia-Japón.
El artículo "Nanopillar Polymer Films as Antibacterial Packaging Materials", con los coautores Denver Linklater, Soichiro Saita, Takaaki Murata, Chaitali Dekiwadia, Russell Crawford, Hideki Masuda, Haruhiko Kusaka y Elena Ivanova, se publica en ACS Applied Nano Materials (DOI: acsanm.1c04251).
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
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