Con l’aiuto delle nanotecnologie, i ricercatori di Kiel sono riusciti a collegare stabilmente tra loro due materiali anti-aderenti in modo squisitamente meccanico e pertanto con buone prospettive per l’impiego nell’ingegneria biomedica come soluzione biocompatibile.
Il silicone è un materiale tipicamente anti-aderente con ridottissima tensione superficiale, similmente al teflon. Entrambi i materiali sono plastiche sintetiche. In ambito high-tech e in ambito medico vi è una grande richiesta di metodi innovativi, in particolare per fissare il silicone su altri materiali, per esempio su moderne maschere respiratorie, impianti o anche piccoli sensori. Per tali applicazioni mediche sono necessari processi innocui per la salute. Fino a oggi i materiali sono stati incollati l’uno sull’altro. Tuttavia i processi chimici qui attivi possono anche modificare i polimeri e in alcuni casi possono renderli addirittura tossici.
Un team di ricerca interdisciplinare della Christian-Albrechts-Universität di Kiel (CAU) ha recentemente sviluppato una nuova tecnologia, con cui fa aderire i due materiali anti-aderenti per la prima volta. A tale scopo si utilizzano i nanocristalli come punti.
I punti sono cristalli in ossido di zinco con una grandezza che può andare da vari nanometri a pochi micrometri. Hanno forma di tetrapodi, dispongono pertanto di quattro bracci che escono da un punto centrale e sono pieghevoli come la fibra di vetro. In caso di congiunzione dei polimeri, i cristalli di ossido di zinco vengono prima distribuiti uniformemente su uno strato di teflon riscaldato. Sopra viene applicato uno strato di silicone. Per collegare i due materiali tra loro dall’interno, gli stessi devono essere riscaldati per meno di un’ora a circa 100 °C. I punti-tetrapodi sono una tecnica di collegamento squisitamente meccanica, pertanto il team di ricerca di Kiel ritiene che siano biocompatibili e presumibilmente possano collegare tra loro anche tutte le altre plastiche possibili.
Le forze di trazione agiscono su un braccio sporgente dei tetrapodi in modo tale che gli altri tre bracci si imprimano maggiormente nel materiale e il tetrapode alla fine sia più stabile nel materiale. Con i nanopunti, il collegamento teflon-silicone resiste a una forza di 200 Newton per metro. Ciò corrisponde approssimativamente alla rimozione di nastro adesivo comune da una superficie di vetro. Questo effetto adesivo dei nanotetrapodi è sorprendente se si pensa che secondo ricerche recenti ancora nessuno era riuscito a fare in modo che teflon e silicone aderissero.
I risultati dovranno adesso confluire direttamente in progetti pratici di applicazione e nell’attuale ricerca di base. In tal senso il partner economico commerciale Nanoproofed GmbH lavora già a un prodotto colorato da spalmare sul silicone. In ambiti particolari di ricerca, i nanopunti costituiranno la base per lo sviluppo di adesivi biomimetici, il cui effetto adesivo può essere attivato e disattivato con l’aiuto della luce.
Ulteriori informazioni Il lavoro finanziato dalla comunità di ricerca tedesca nell’ambito di ricerca speciale 677 “Funzionamento per commutazione“ è stato pubblicato in agosto nella rivista specialistica Advanced Materials. http://www.sfb677.uni-kiel.de/pages_de/index.html
STATO DELLA TECNICA
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