Los recubrimientos poliméricos especiales pueden conferir propiedades funcionales a las superficies, por ejemplo, comportamiento antiviral. Un equipo del Departamento de Ciencia de Materiales de la Universidad de Kiel ha comparado por primera vez de forma exhaustiva varios recubrimientos biomédicos e investigado qué sucede cuando interactúan con la piel, las células o los virus.
Los resultados han sido publicados en la revista Advanced Materials Interfaces y aplicado en un primer proyecto industrial con vidrio antiviral.
En colaboración con el Centro Médico Universitario Schleswig-Holstein de Kiel (UKSH), el Centro de Investigación de Nanotecnología de Egipto y el Instituto Nacional del Cáncer de la Universidad de El Cairo, investigadores de la Universidad de Kiel compararon exhaustivamente seis materiales de recubrimiento para aplicaciones biomédicas. El equipo investigó el comportamiento de la biointerfaz de las superficies del material con virus respiratorios, células cancerosas y fibroblastos.
"Por ejemplo, observamos dónde se acoplan proteínas clave, como la proteína de pico del coronavirus, a las superficies de los materiales y muestran un comportamiento antiviral", dice el científico de materiales Torge Hartig, primer autor del estudio. En el caso de los recubrimientos antivirales contra los coronavirus, el equipo pudo demostrar que dichas interacciones también se pueden calcular para reducir la cantidad de materiales potenciales.
Esta investigación detallada sólo es posible gracias al método con el que el equipo de Kiel produce los recubrimientos. Desde hace muchos años trabajan en la deposición química de vapor iniciada (iCVD) en la cátedra de materiales multicomponentes del profesor Franz Faupel.
"Esto nos permite producir recubrimientos transparentes y ajustar su espesor con alta precisión entre 10 nanómetros y 10 micrómetros. Su superficie es ultralisa, extremadamente uniforme y no presenta defectos molestos", afirma Hartig.
Esto es crucial porque muchos factores suelen influir en el contacto con los recubrimientos. En los recubrimientos poliméricos convencionales, por ejemplo, la topografía de la superficie, los procesos químicos, los residuos de disolventes o los defectos del material pueden influir en las interacciones con virus o células.
"Con nuestra tecnología producimos recubrimientos tan puros que se pueden excluir todos los demás factores, excepto los procesos químicos, y podemos analizar fundamentalmente las interacciones reales entre el recubrimiento y los virus o las células", continúa Hartig, que realiza su tesis doctoral sobre Recubrimientos biomédicos iCVD.
Los científicos de materiales pueden controlar muy bien su proceso de producción y así predecir y definir de manera específica las propiedades funcionales de sus recubrimientos, por ejemplo, para cumplir con los altos requisitos en entornos biomédicos.
"Podemos recubrir productos para cultivo celular de tal manera que las células se adhieran mejor y sean más fáciles de cultivar", afirma el Dr. Stefan Schröder, líder de las actividades iCVD de la Cátedra. Como su método no requiere disolventes y sólo unos pocos productos químicos, también es significativamente más respetuoso con el medio ambiente que los procesos de recubrimiento químicos húmedos convencionales.
Los científicos de materiales de Kiel han puesto en práctica sus conocimientos junto con un fabricante de ventanas del sur de Alemania. "Comparamos varios recubrimientos antivirales y aplicamos el mejor al cristal de las ventanas", afirma Schröder.
Las grandes fachadas de vidrio todavía no se pueden recubrir, "pero sí las superficies pequeñas que están expuestas a mucho contacto, como pantallas táctiles en hospitales y ambulancias, filtros en máscaras respiratorias o cajas registradoras en las cajas de los supermercados", afirma Schröder, que también escribió su tesis doctoral. tesis sobre el proceso iCVD.
Un equipo de la cátedra quiere ahora aplicar la investigación iCVD de los últimos años a escala industrial y actualmente está preparando una spin-off. "Nuestro objetivo es producir recubrimientos de alta calidad con propiedades personalizadas para la medicina y la industria", afirma Hartig, que se unió "conformemente" a la iniciativa de puesta en marcha mientras aún estaba realizando su doctorado. Además de las propiedades antivirales, estos recubrimientos también pueden ser repelentes al agua o aislantes, por ejemplo, o incluso una combinación de ambos.
Más información: Torge Hartig et al, Rendimiento de la biointerfaz de película delgada de polímero iCVD para fibroblastos, células cancerosas y virus conectados a sus grupos funcionales y estudios in silico (Adv. Mater. Interfaces 1/2024), Interfaces de materiales avanzados (2024). DOI:10.1002/admi.202470002
Proporcionado por la Universidad de Kiel
