Inspirándose en las alas de insectos como las cigarras que matan las bacterias, los científicos han desarrollado una textura antibacteriana natural para usar en envases de alimentos para mejorar la vida útil y reducir el desperdicio. La nanotextura fabricada en laboratorio por un equipo de científicos australiano-japonés mata hasta el 70 % de las bacterias y conserva su eficacia cuando se transfiere al plástico.

Más del 30 % de los alimentos producidos para el consumo humano se convierten en desechos y se rechazan envíos completos si se detecta crecimiento bacteriano. La investigación sienta las bases para reducir significativamente el desperdicio, particularmente en las exportaciones de carne y lácteos, además de extender la vida útil y mejorar la calidad, seguridad e integridad de los alimentos envasados ​​a escala industrial.

La distinguida profesora Elena Ivanova de la Universidad RMIT 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 extender la vida útil de los alimentos", dijo.

"Sabíamos que las alas de las cigarras y las libélulas eran asesinos de bacterias altamente eficientes y podrían ayudar a inspirar una solución, pero replicar la naturaleza siempre es un desafío. Ahora hemos creado una nanotexturización que imita el efecto destructor de bacterias de las alas de los insectos y conserva su efecto antibacteriano. poder cuando se imprime en plástico. Este es un gran paso hacia una solución de embalaje natural, no química y antibacteriana para la industria alimentaria y manufacturera".

La investigación, publicada en ACS Applied Nano Materials, es una colaboración entre RMIT, la Universidad Metropolitana de Tokio y el Instituto KAITEKI de Mitsubishi Chemical. En 2015, Australia exportó 3.100 millones de dólares estadounidenses en alimentos y productos agrícolas a Japón, lo que lo convierte en el quinto mayor exportador de dichos productos al país.

Cómo funciona

Las alas de las libélulas y las cigarras están cubiertas por una gran variedad de nanopilares:puntas romas de tamaño similar a las células bacterianas. Cuando las bacterias se asientan en un ala, el patrón de nanopilares separa las células, rompiendo sus membranas y matándolas. "Es como estirar un guante de látex", dijo Ivanova. "A medida que se estira lentamente, el punto más débil del látex se volverá más delgado y eventualmente se rasgará".

El equipo de Ivanova desarrolló su nanotextura replicando nanopilares de insectos y desarrollando nanopatrones propios. Para evaluar la capacidad antibacteriana del patrón, las células bacterianas se monitorearon en la instalación de microscopía y microanálisis de clase mundial de RMIT. Los mejores patrones antibacterianos se compartieron con el equipo de Japón, que desarrolló una forma de reproducir los patrones en polímero plástico.

De vuelta en Australia, el equipo de Ivanova probó los nanopatrones de plástico y encontró el que mejor reproducía las alas de los insectos, pero que también era el más fácil de fabricar y ampliar. Ivanova dijo que trabajar con plástico era más difícil que con otros materiales como el silicio y los metales, debido a su flexibilidad. "La nanotexturización creada en este estudio se mantiene firme cuando se usa en plástico rígido. Nuestro próximo desafío es adaptarla para su uso en plásticos más blandos", dijo.

Desde que Ivanova y sus colegas descubrieron la naturaleza de matar bacterias de las alas de los insectos hace una década, han estado trabajando para diseñar el nanopatrón óptimo para aprovechar los poderes de matar bacterias de los insectos y usarlo en una variedad de materiales. Hasta hace poco, era difícil encontrar la tecnología adecuada para reproducir esta nanotexturización a una escala adecuada para la fabricación.

Pero ahora existe tecnología para ampliar y aplicar propiedades antibacterianas al empaque, entre una variedad de otras aplicaciones potenciales, como equipo de protección personal.

Su nueva investigación se basa en un estudio de 2020 sobre el uso de nanomateriales inspirados en insectos para combatir las superbacterias. El equipo está dispuesto a colaborar con socios potenciales en la próxima etapa de la investigación:mejorar la tecnología y determinar las mejores formas de fabricar en masa el empaque antibacteriano. + Explora más

Las alas de los insectos inspiran nuevas formas de luchar contra las superbacterias