ایجاد نانوبافت آنتی‌باکتریایی با الهام از بال‌ حشرات

محققان دانشگاه RMIT در ملبورن استرالیا، دانشگاه متروپولیتن توکیو و مؤسسه KAITEKI متعلق به میتسوبیشی یک نانوبافت آنتی‌باکتریایی برای بسته‌بندی پلاستیکی سفت و سخت با الهام از بال‌ حشرات ایجاد کرده‌اند که می‌تواند باکتری‌ها را با کشش یا برش دادن، آ‌نها را نابود کند.

بال‌های سنجاقک‌ها و سیکاداها با نانوستون‌هایی پوشیده شده‌اند که خوشه‌هایی به اندازه سلول‌های باکتریایی هستند. به گفته تیم تحقیقاتی، زمانی که باکتری‌ها روی بال قرار می‌گیرند، الگوی نانوستون‌ها، سلول‌ها را از هم جدا می‌کند و به نوبه خود غشای آنها را پاره می‌کند و آنها را می‌کشد. در تحقیقات قبلی پتانسیل نانومواد را برای مبارزه با ابرمیکروب‌ها، مانند آنهایی که به آنتی‌بیوتیک‌ها مقاوم هستند، بررسی کرده‌اند.

پروفسور النا ایوانووا از دانشگاه RMIT توضیح می‌دهد: «این مانند کشیدن یک دستکش لاتکس است. همانطور که به آرامی کشیده می‌شود، ضعیف‌ترین نقطه لاتکس نازک‌تر می‌شود و در نهایت پاره می‌شود.

تیم ایوانووا در دانشگاه RMIT، گروه تحقیقاتی مواد مکانیکی باکتری‌کش، نانوبافتی را توسعه دادند که نانوستون‌های حشرات را شبیه‌سازی می‌کرد و در نتیجه الگوهای نانویی خود را ایجاد می‌کرد. سپس خواص ضدباکتریایی این نانوالگوها در مرکز میکروسکوپی و میکروآنالیز RMIT بررسی شد.

درنهایت مؤثرترین الگوهای ضدباکتریایی با تیمی در ژاپن به اشتراک گذاشته شد که راهی برای بازتولید الگوها روی پلیمرهای پلاستیکی ایجاد کردند. تیم استرالیایی بعداً این نانوالگوهای پلاستیکی را آزمایش کردند تا بتوانند بال‌های حشرات را به بهترین شکل تکثیر کنند و در عین حال ساخت و بزرگ‌سازی آن آسان‌تر باشد.

تیم تحقیقاتی ادعا می‌کند که نانوبافت توسعه‌یافته در آزمایشگاه تا 70درصد از باکتری‌ها را از بین می‌برد و طبق گزارش‌ها اثربخشی خود را در صورت انتقال به پلاستیک حفظ می‌کند. این تیم پیشنهاد می‌کند که می‌توان از این نانوبافت در بسته‌بندی برای کاهش ضایعات در حین صادرات استفاده کرد، زیرا در صورت شناسایی رشد باکتری‌ها در طی حمل و در قفسه، کل محموله‌ها را می‌توان رد کرد.

ایوانووا می‌افزاید: از بین بردن آلودگی باکتریایی گام بزرگی در افزایش ماندگاری مواد غذایی است.

ما می‌دانستیم که بال‌های سیکادا و سنجاقک، قاتل باکتریایی بسیار کارآمدی هستند و می‌توانند به الهام بخشیدن به یک راه‌حل کمک کنند، اما تکرار طبیعت همیشه یک چالش است. ما اکنون نانوبافتی ایجاد کرده‌ایم که اثر باکتری‌کشی ‌بال‌های حشرات را تقلید می‌کند و وقتی روی پلاستیک چاپ می‌شود، قدرت ضدباکتریایی خود را حفظ می‌کند. این یک گام بزرگ به سوی یک راه‌حل بسته‌بندی طبیعی، غیرشیمیایی و ضدباکتریایی برای صنایع غذایی و تولیدی است.

ایوانووا و همکارانش ظاهراً یک دهه پیش ماهیت باکتری‌کشی بال حشرات را کشف کردند، اما اضافه کردند که تا همین اواخر، یافتن فناوری مناسب برای بازتولید این نانوبافت در مقیاس مناسب برای تولید دشوار بود. این گروه تحقیقاتی می‌گوید که این فناوری در حال حاضر برای افزایش مقیاس و استفاده از نانوبافت آنتی‌باکتریایی روی بسته‌بندی، همراه با سایر کاربردهای بالقوه مانند تجهیزات حفاظت شخصی وجود دارد.

علاوه بر این، کار با پلاستیک به دلیل انعطاف‌پذیری، چالش دیگری را به همراه داشت. تیم تحقیقاتی توضیح می‌دهد که این امر استفاده از آن را نسبت به سایر مواد مانند سیلیکون و فلزات دشوارتر می‌کند.

به گفته ایوانووا: «نانو بافتی که در این مطالعه ایجاد شد، زمانی که در پلاستیک سفت و سخت استفاده می‌شود، خود را حفظ می‌کند. چالش بعدی ما تطبیق آن برای استفاده در پلاستیک نرم‌تر است.

تیم تحقیقاتی اعلام کرد که مشتاق است در مرحله بعدی تحقیق، با شرکای بالقوه همکاری کند، که شامل ارتقاء فناوری و تعیین بهترین راه‌ها برای تولید انبوه بسته‌بندی ضدباکتری است.

این تحقیق توسط بنیاد مطالعات استرالیا-ژاپن تحت پروژه همکاری استرالیا-ژاپن ریوتینتو حمایت شد.

در سطح جهان، حجم فزاینده‌ای از تحقیق و توسعه در زمینه بسته‌بندی مواد غذایی ضدمیکروبی وجود دارد. به‌عنوان مثال، پروژه اروپایی FLEXPOL یک فیلم پلاستیکی ضدباکتری و ضدقارچ با استفاده از روغن‌های ضروری نانوکپسوله شده تولید کرده است.