Utilizzando come modello il processo di creazione del nido di un piccolo uccello, i ricercatori della North Carolina State University hanno sviluppato un processo non tossico per produrre gel di cellulosa. Il processo di congelamento-scongelamento è semplice, economico e può creare gel di cellulosa utili in numerose applicazioni, inclusi gel sintonizzabili per la somministrazione temporizzata di farmaci. Il processo funziona anche con il bambù e potenzialmente con altre fibre vegetali contenenti lignina.
La cellulosa è un materiale meraviglioso per produrre idrogel, che vengono utilizzati in applicazioni che vanno dalle lenti a contatto alla cura delle ferite e alla somministrazione di farmaci. Ma creare idrogel dalla cellulosa è complicato e spesso i processi utilizzati per creare gli idrogel sono essi stessi tossici.
“Normalmente, è necessario prima sciogliere la cellulosa e poi indurla a reticolare o formare la struttura di interesse, il che spesso richiede l’uso di solventi difficili da maneggiare, instabili o tossici”, afferma Lucian Lucia, professore di biomateriali e chimica forestale. presso NC State e co-autore corrispondente del lavoro.
Entra nella famiglia degli uccelli Swift: piccoli uccelli che usano la loro saliva per tenere fermi i ramoscelli quando costruiscono i loro nidi.
“Il mio allora dottorando Zhen Zhang notò che quando gli uccelli fanno questo, la saliva agisce come una resina naturale che tiene insieme il nido e incoraggia le fibre all’interno del nido a interconnettersi o reticolarsi,” dice Lucia. “Che è esattamente ciò che vogliamo che faccia la cellulosa disciolta quando produciamo idrogel. Quindi ci siamo chiesti: ‘e se imitassimo gli uccelli?'”
Zhang, attualmente postdoc presso la Texas Tech University, è un autore co-corrispondente.
I ricercatori hanno aggiunto una cellulosa solubile in acqua chiamata carbossimetilcellulosa (CMC) a una soluzione acida e hanno sciolto la CMC. Quindi hanno aggiunto alla soluzione fibra di cellulosa in polvere e l’hanno sottoposta a quattro cicli di congelamento e scongelamento. Il risultato è stato il gel di cellulosa.
“Consideralo come aggiungere un addensante all’acqua, come faresti con il ripieno di una torta”, dice Lucia. “Cambiando il pH della CMC, l’acqua diventa essenzialmente appiccicosa. Il congelamento e lo scongelamento della soluzione fanno sì che la cellulosa si compatti e si intrecci nella rete appiccicosa, dandoti una struttura più organizzata, proprio come fanno i rondoni quando creano i loro nidi. Solo che non dobbiamo usare becchi e saliva per farlo.”
La liofilizzazione dei gel ha prodotto schiuma di cellulosa. I ricercatori hanno ripetuto il processo anche con fibre di bambù, il che suggerisce che potrebbe essere utile con molte altre fibre contenenti lignina e cellulosa.
“I gel di cellulosa sono robusti, stabili a temperatura ambiente e possono essere regolati per degradarsi secondo un programma, quindi sarebbero utili, tra le altre, nelle applicazioni di somministrazione di farmaci”, afferma Lucia. “Ciò apre una nuova promettente finestra per l’utilizzo della biomimetica per elaborare questi materiali cellulosici insolubili in un modo più ecologico”.
L’opera appare in Compositi avanzati e materiali ibridi. Noereddine Abidi della Texas Tech University è un co-autore corrispondente del lavoro.
Da un’altra testata giornalistica. news de www.sciencedaily.com
