خلاصه:
دانشمندان با الهام از باکتری های کشنده بال های حشراتی مانند سیکادا، یک بافت ضد باکتری طبیعی را برای استفاده در بسته بندی مواد غذایی برای بهبود ماندگاری و کاهش ضایعات ایجاد کرده اند.
نانوبافت آزمایشگاهی ساخته شده توسط تیمی از دانشمندان استرالیایی-ژاپنی تا 70 درصد از باکتری ها را می کشد و اثربخشی خود را در صورت انتقال به پلاستیک حفظ می کند.
توضیح خبر:
بیش از 30 درصد از مواد غذایی تولید شده برای مصرف انسان تبدیل به زباله می شود و در صورت تشخیص رشد باکتری، کل محموله ها رد می شوند.
این تحقیق زمینه را برای کاهش قابل توجه ضایعات، به ویژه در صادرات گوشت و لبنیات، و همچنین افزایش ماندگاری و بهبود کیفیت، ایمنی و یکپارچگی مواد غذایی بسته بندی شده در مقیاس صنعتی فراهم می کند.
پروفسور برجسته النا ایوانوا از دانشگاه RMIT در ملبورن، استرالیا، گفت که تیم تحقیقاتی با موفقیت یک پدیده طبیعی را بر روی یک ماده مصنوعی – پلاستیک اعمال کرده است.
او گفت: «از بین بردن آلودگی های باکتریایی گام بزرگی در افزایش ماندگاری مواد غذایی است.
ما می‌دانستیم که بالهای سیکادا و سنجاقک قاتل باکتری‌های بسیار کارآمد هستند اما تکرار آزمایش طبیعت همیشه یک چالش است.
ما اکنون یک نانوبافت ایجاد کرده‌ایم که اثر تخریب باکتری بالهای حشرات را تقلید می‌کند و وقتی روی پلاستیک چاپ می‌شود، قدرت ضد باکتریایی خود را حفظ می‌کند.
این یک گام بزرگ به سوی یک محلول بسته بندی طبیعی، غیر شیمیایی و ضد باکتری برای صنایع غذایی و تولیدی است.
این تحقیق که در ACS Applied Nano Materials منتشر شده است، با همکاری RMIT، دانشگاه متروپولیتن توکیو و مؤسسه Mitsubishi Chemical’s The KAITEKIاست.
در سال 2015، استرالیا 3.1 میلیارد دلار صادرات مواد غذایی و کشاورزی به ژاپن صادر کرد که آن را به پنجمین صادرکننده بزرگ این محصولات به این کشور تبدیل کرد.
چگونه کار می کند:
بالهای سنجاقک و سیکادا توسط مجموعه وسیعی از نانوستون‌ها پوشانده شده‌اند – خوشه‌های کنده‌شده به اندازه سلول‌های باکتری.
هنگامی که باکتری ها روی بال مستقر می شوند، الگوی نانو ستون ها سلول ها را از هم جدا می کند و غشای آنها را پاره می کند و آنها را می کشد.
ایوانووا گفت: «این مانند کشیدن یک دستکش لاتکس است. همانطور که به آرامی کشیده می شود، ضعیف ترین نقطه لاتکس نازک تر شده و در نهایت پاره می شود.
تیم ایوانوا نانوبافت خود را با تکثیر نانو ستون‌های حشرات و توسعه الگوهای نانویی خود توسعه دادند.
برای ارزیابی توانایی ضد باکتریایی الگو، سلول‌های باکتری در مرکز میکروسکوپی و میکروآنالیز کلاس جهانی RMIT مورد بررسی قرار گرفتند.
بهترین الگوهای ضد باکتری با تیم ژاپنی به اشتراک گذاشته شد که راهی برای بازتولید الگوها روی پلیمر پلاستیکی ایجاد کردند.
در استرالیا، تیم ایوانووا نانوالگوهای پلاستیکی را آزمایش کردند و نمونه‌ای را پیدا کردند که بهترین تکثیر بالهای حشرات را داشت، همچنین ساخت و بزرگ‌کردن آن نیز آسان‌تر است.
ایوانووا گفت که کار با پلاستیک به دلیل انعطاف پذیری آن نسبت به سایر مواد مانند سیلیکون و فلزات دشوارتر است.
او گفت: “نانو بافتی که در این مطالعه ایجاد شد، زمانی که در پلاستیک سفت و سخت استفاده می شود، خود را حفظ می کند. چالش بعدی ما تطبیق آن برای استفاده روی پلاستیک های نرم تر است.”
از زمانی که ایوانووا و همکارانش ماهیت کشنده باکتری بالهای حشرات را کشف کردند یک دهه پیش، در حال طراحی نانوالگوی بهینه برای مهار قدرت کشتن باکتری حشرات و استفاده از آن بر روی طیف وسیعی از مواد بوده‌اند.
تا همین اواخر، یافتن فناوری مناسب برای بازتولید این نانوبافت در مقیاسی مناسب برای ساخت دشوار بود.
اما اکنون فناوری برای افزایش مقیاس و اعمال خواص ضد باکتریایی در بسته بندی، در میان طیف وسیعی از کاربردهای بالقوه دیگر، مانند تجهیزات حفاظت شخصی، وجود دارد.
تحقیقات جدید آنها بر اساس مطالعه سال 2020 در استفاده از نانومواد الهام گرفته از حشرات برای مبارزه با ابر میکروب ها است.
این تیم مشتاق به همکاری با شرکای بالقوه در مرحله بعدی تحقیقات است – ارتقاء سطح فناوری و تعیین بهترین راه‌ها برای تولید انبوه بسته‌بندی ضد باکتری.
پروفسور ارجمند النا ایوانووا، پیشگام در سطوح ضد باکتریایی بیومیمتیک، رهبری گروه تحقیقاتی مواد مکانیکی باکتریایی در دانشکده علوم در RMIT را بر عهده دارد.
این تحقیق توسط بنیاد مطالعات استرالیا-ژاپن تحت پروژه همکاری استرالیا-ژاپن ریوتینتو حمایت شد.
منبع: https://www.sciencedaily.com/releases/2022/03/220321103811.htm