Los investigadores han descubierto el misterio de qué hace que el agua se adhiera a ciertas superficies, con implicaciones para la creación de soluciones antiincrustantes económicas y efectivas.

Un equipo de investigadores de la Universidad de Wollongong (UOW), dirigido por ARC Research Hub para Australian Steel Manufacturing, ha podido identificar un mecanismo fundamental previamente poco claro que inhibe el ensuciamiento de la superficie.

Las estrategias antiincrustantes eficaces pueden reducir la acumulación de organismos, como bacterias, que degradan o contaminan un producto, aumento de los costos de mantenimiento y reemplazo.

Un desafío secundario es el desarrollo de sistemas de recubrimiento que sean baratos y sencillos de fabricar en grandes cantidades y que se puedan incorporar fácilmente a los procesos de fabricación.

En trabajo publicado recientemente en la revista ACS Nano , los investigadores utilizaron sílice coloidal, o pequeñas cuentas de vidrio, que se agregan a una solución y se mezclan con otros materiales, como polímeros.

La adición de perlas de vidrio se puede utilizar para modificar la capacidad de atraer o "adherirse" al agua.

El investigador Dr. Paul Molino dijo que los coloides de sílice tienen una química superficial que permite que las partículas se unan entre sí. formando una capa estable, al mismo tiempo que interactúa con el agua de una manera que inhibe que los microorganismos se adhieran y se poblen.

"Descubrimos que estos coloides de sílice tienen una notable, amplias propiedades antiincrustantes, con la capacidad de prevenir la adsorción de proteínas, y unión y colonización de bacterias y microorganismos, "Dijo el Dr. Molino.

"Podrían ayudar a proporcionar un solución económica y práctica para producir sistemas antiincrustantes, potencialmente en dispositivos biomédicos para prevenir la coagulación de la sangre, adhesión de bacterias y posible infección, o para aplicaciones industriales.

Una parte clave del trabajo fue el uso de imágenes y modelos avanzados de alta resolución para descubrir los secretos de cómo funciona la unión. Utilizaron microscopía de fuerza atómica para producir imágenes de partículas individuales en la superficie para revelar la estructura de las capas y cómo se unían.

El trabajo colaborativo con el grupo de la profesora Irene Yarovsky en la Universidad RMIT en Melbourne predijo una estructura sorprendentemente similar utilizando simulaciones de dinámica molecular.

El profesor asociado líder del proyecto Michael Higgins dijo que en lugar de una red ordenada de moléculas en la superficie, encontraron una capa de agua inestable o en movimiento. Los microorganismos como las bacterias necesitan alimento, agua y una superficie estable para crecer.

Como las arenas del desierto que se mueven constantemente e impiden que las plantas echen raíces, la capa de hidratación está activa o en constante movimiento, lo que dificulta la unión de los microorganismos.

"Conocer el mecanismo es importante para garantizar la eficacia del sistema, como preservar las características antiincrustantes críticas cuando se combina con otros materiales y al crear superficies, "Dijo el profesor Higgins.

"En el futuro, también podemos diseñar sílice coloidal que imite el mecanismo antiincrustante para producir una gama más amplia de sistemas adaptables a diferentes situaciones o entornos.

"Al aplicar un enfoque holístico que combina el trabajo experimental con el modelado teórico, pudimos explicar cómo las estructuras interfaciales a nivel molecular conducen a una capacidad antiincrustante excepcional de este tipo de sistemas resistentes a las incrustaciones.

"Como resultado, el desarrollo de materiales antiincrustantes para una multitud de aplicaciones, incluida la modificación de superficies para prevenir infecciones asociadas con dispositivos médicos implantables, o la acumulación de capas de lodo en barcos / embarcaciones de recreo, está significativamente avanzado ".