L'ingegnere

Nuove superfici antibatteriche potrebbero essere rese possibili replicando la superficie di un’ala di farfalla, hanno riferito gli scienziati finanziati dall’EPSRC dell’Università di Bradford.

La tecnologia potrebbe essere applicata alle protesi dell'anca e di altre articolazioni, ai prodotti cosmetici e ortodontici ed essere utilizzata nell'industria automobilistica.

Il team ha creato una serie di nanostampi strutturati al laser per replicare il modello delle ali della farfalla. Se osservate al microscopio, le ali delle farfalle mostrano un design unico a "scala" che impedisce ai batteri di stabilire colonie e diffondersi.

In una dichiarazione, la dott.ssa Maria Katsikogianni, professoressa assistente di chimica dei biomateriali presso l'Università di Bradford, ha dichiarato: "Stiamo esaminando modelli con proprietà autopulenti presenti in natura. Uno di questi si trova sulle ali delle farfalle, che hanno uno stretto accumulo di cellule che assomigliano a scale ravvicinate.

“Questi non solo producono modelli di colori vivaci… ma la struttura a scala impedisce anche all’acqua di appesantire le ali. Ancora più interessante, la struttura rende difficile per i batteri adattarsi alla superficie delle ali e produrre comunità”.

Il dottor Katsikogianni ha affermato che il team ha esaminato diverse superfici antibatteriche, incluso un modello di pelle di geco, ma i disegni microscopici trovati sulle ali delle farfalle sono più semplici da replicare e dovrebbero durare più a lungo.

Ha detto: “Sono stati provati altri modelli naturali di superficie autopulente, come la pelle di geco, tuttavia, la pelle di geco non è una soluzione di lunga durata poiché il modello si consuma proprio come sul geco, motivo per cui cambia ogni tanto” .

“Se stessimo cercando di replicare qualcosa come il modello della pelle del geco in laboratorio, sarebbe difficile farlo con i polimeri. Sarebbe piuttosto fragile e non durerebbe abbastanza a lungo. Quindi, abbiamo iniziato a pensare di più a modelli con proporzioni basse. È stato allora che mi sono imbattuto nel motivo della superficie delle ali di farfalla."

Gli scienziati stanno ora testando se il design della “scala” a farfalla può essere replicato su superfici per applicazioni ortopediche e si stanno avvicinando a sapere se il design influisce sull’attaccamento delle cellule ossee e sull’integrazione con il corpo umano, senza l’accumulo di batteri.

Il professor Ben Whiteside, direttore del Center for Polymer Micro and Nano Technology presso l'Università di Bradford, lavora con il dottor Katsikogianni per creare metodi di produzione per applicare le superfici funzionali ai prodotti del mondo reale.

Lavorando con il professor Stefan Dimov dell'Università di Birmingham, il gruppo ha sviluppato un percorso per incorporare i modelli di ali di farfalla negli inserti dello stampo, utilizzando moduli basati su laser per la strutturazione e la testurizzazione della superficie funzionale.

Ciò consente di replicare i modelli degli inserti dello stampo su componenti polimerici dal Professor Whiteside, utilizzando lo stampaggio a iniezione presso la Bradford University, per la creazione di dispositivi medici, impianti chirurgici o anche una gamma di beni di consumo, offrendo funzionalità aggiuntive senza richiedere rivestimenti o sostanze chimiche che potrebbe aumentare i costi e ridurre le opzioni di riciclaggio.

Il professor Whiteside ha affermato che le prove con i modelli di plastica hanno dimostrato che possono ridurre con successo l'accumulo di batteri sulle superfici pur consentendo la crescita delle cellule dei tessuti.

Ha affermato: “Le tecnologie nella modellazione laser, nei processi di produzione digitale e nella microscopia hanno raggiunto un punto in cui ora siamo in grado di prendere un modello 3D su scala nanometrica misurato da una superficie naturale e applicarlo direttamente a oggetti creati dall’uomo, il che è davvero entusiasmante”. .

“Questi spunti ispirati alla natura aprono percorsi per migliorare le prestazioni e ridurre al minimo le infezioni, riducendo al contempo i costi, i rifiuti di plastica e l’impatto ambientale sia dei dispositivi medici che dei prodotti di consumo”.

Il professor Whiteside ha affermato che la tecnologia potrebbe avere un'applicazione molto più ampia, come superfici antimicrobiche, autopulenti, antigraffio, anticigolio ed estetiche per l'uso nell'industria automobilistica, nell'imballaggio cosmetico e nell'ortodonzia.