En el transcurso de su viaje desde los campos abiertos hasta las exhibiciones de productos en las tiendas de comestibles, Las verduras y frutas frescas a veces pueden contaminarse con microorganismos. Estos artículos pueden estropear otros productos, extendiendo aún más la contaminación y aumentando la cantidad de alimentos que pueden causar enfermedades.

Para evitar la contaminación cruzada entre productos frescos, investigadores de la Universidad de Texas A&M han creado un recubrimiento que se puede aplicar a superficies en contacto con alimentos como cintas transportadoras, rodillos y cubos de recogida. Además de ser germicida, los investigadores han diseñado su revestimiento para que sea extremadamente repelente al agua. Los investigadores dijeron sin agua, las bacterias no pueden adherirse ni multiplicarse en las superficies, De ese modo, se reduce drásticamente la contaminación de un producto a otro.

"El consumo de alimentos crudos contaminados hace que cientos de personas se enfermen anualmente, por lo que la contaminación de los alimentos no solo es un gran problema de salud, sino también una carga económica significativa, "dijo Mustafa Akbulut, profesor asociado en el Departamento de Ingeniería Química de Artie McFerrin. "En nuestro estudio, mostramos que nuestro nuevo recubrimiento de doble función, uno que puede repeler y matar bacterias, puede mitigar en gran medida la propagación bacteriana, evitar la contaminación cruzada ".

Los resultados del estudio se encuentran en la edición de febrero de la revista. Interfaces y materiales aplicados ACS .

Las enfermedades transmitidas por los alimentos pueden ser causadas por todo un enjambre de patógenos que incluyen múltiples cepas de virus y bacterias. Para remediar cualquier infección después de la cosecha, Los productos frescos generalmente se lavan y luego se desinfectan con poderosos antimicrobianos, como peróxido de hidrógeno o ácido acético.

Sin embargo, las bacterias aún pueden escapar ilesas si logran esconderse en lugares difíciles de alcanzar en la piel de frutas y verduras. También, si la cantidad de bacterias es lo suficientemente grande, pueden formar vainas protectoras, llamadas biopelículas, que los protegen aún más de la acción de los desinfectantes.

Los productos agrícolas contaminados pueden propagar los patógenos directamente, tocando otros alimentos, o indirectamente, a través de superficies en contacto con alimentos. En la actualidad, Hay varias formas de prevenir la transmisión indirecta que van desde revestimientos superficiales antimicrobianos hasta superficies poliméricas antiincrustantes que actúan como resortes para alejar las bacterias. Pero los investigadores dijeron que estos enfoques, aunque eficiente al principio, pueden perder sus efectos con el tiempo por diversas razones.

Para superar los obstáculos que plantean las tecnologías actuales, Akbulut y su equipo procedieron a crear un revestimiento de superficie antimicrobiano que también es extremadamente hidrófobo. Señalaron que la propiedad repelente al agua del recubrimiento puede ayudar a que las superficies en contacto con los alimentos retengan su acción germicida por mucho más tiempo.

"La mayoría de las bacterias solo pueden sobrevivir en un ambiente acuoso, "dijo Akbulut." Si las superficies son superhidrofóbicas, luego agua, y junto con él, la mayoría de las bacterias serán repelidas. Con menos bacterias alrededor se consumen menos germicidas, aumentando la vida útil total del revestimiento ".

Para hacer su recubrimiento de doble función, Akbulut y su equipo comenzaron con una hoja de aluminio, un metal comúnmente utilizado en la industria alimentaria para superficies de contacto. Sobre la superficie del metal, unieron químicamente una capa delgada de un compuesto llamado sílice usando calor alto. Luego, con esta capa como sustrato, agregaron una mezcla de sílice y una proteína germicida natural que se encuentra en las lágrimas y la clara de huevo llamada lisozima.

Juntos, la capa de sílice-aluminio unida a la capa de sílice-lisozima formaba un recubrimiento que tenía una textura rugosa cuando se veía a escalas microscópicas. Los investigadores notaron que esta rugosidad submicroscópica, o las pequeñas protuberancias y grietas en el revestimiento, es clave para la superhidrofobicidad.

"En general, si aumenta la rugosidad, aumenta la hidrofobicidad de un material, Pero hay un límite, "dijo Shuhao Liu, estudiante de posgrado en la Facultad de Ingeniería y autor principal del estudio. "Si el revestimiento es demasiado áspero, las bacterias pueden volver a esconderse detrás de las grietas y contaminar. Entonces, ajustamos la proporción de sílice y lisozima para que la rugosidad produjera la mejor hidrofobicidad posible sin comprometer la función general del recubrimiento ".

Cuando son superhidrofóbicos, El recubrimiento infundido con lisozima estaba afinado y listo, los investigadores probaron si era eficaz para frenar el crecimiento de dos cepas de bacterias que causan enfermedades, Salmonella typhimurium y Listeria innocua. Tras el examen, encontraron que la cantidad de bacterias en estas superficies era 99,99% menor que en las superficies desnudas.

A pesar de la alta eficacia de su recubrimiento para prevenir la propagación bacteriana, los investigadores dijeron que se necesita más investigación para determinar si el recubrimiento funciona igualmente bien para mitigar la contaminación cruzada viral. Aunque es más duradero que otros recubrimientos, señalaron que su recubrimiento también tendría que volver a aplicarse después de una cierta cantidad de uso. Por lo tanto, como siguiente paso, Akbulut y su equipo están trabajando para desarrollar más Recubrimientos de doble funcionalidad.

"Nuestro objetivo es crear superficies inteligentes que puedan evitar que cualquier tipo de patógeno se adhiera y se multiplique, "Akbulut dijo." En este sentido, Hemos desarrollado revestimientos superficiales que pueden evitar que las bacterias se acumulen en las superficies. que es una de las principales razones de la contaminación cruzada. Ahora estamos trabajando con investigadores en agricultura para llevar nuestro invento del banco a la práctica ".