Le formulazioni adesive in attesa di brevetto sviluppate presso la Purdue University da componenti completamente sostenibili e di origine biologica stabiliscono legami che diventano più forti quando sono sott’acqua o esposti a condizioni di umidità.
Gudrun Schmidt, professore associato di pratica presso il Dipartimento di Chimica della Purdue, e un team di ricercatori hanno sviluppato le formulazioni a partire dalla zeina, una proteina presente nel mais, e dall’acido tannico. Un articolo sulla ricerca del team è stato pubblicato sulla rivista sottoposta a revisione paritaria Materiali e interfacce applicati ACS.
Le formulazioni adesive potrebbero essere ulteriormente sviluppate e utilizzate nel ripristino delle barriere coralline e avere applicazioni nell’industria edile, manifatturiera, biomedica, dentale, alimentare e cosmetica.
Più forte in acqua
Schmidt e i suoi colleghi hanno condotto esperimenti adesivi subacquei sulle loro formulazioni, utilizzando diverse superfici e diverse acque, tra cui acqua di mare, soluzione salina, acqua di rubinetto e acqua deionizzata.
“È interessante notare che il tipo di acqua non influenza molto le prestazioni, ma il tipo di substrato sì”, ha affermato Schmidt. “Un ulteriore risultato inaspettato è stato che la forza di adesione aumentava nel tempo quando esposta all’acqua, contraddicendo gli esperimenti generali di lavoro con colle tradizionali a base di petrolio. L’adesione iniziale sott’acqua era più forte rispetto all’adesione su banco, suggerendo che l’acqua aiuta a far aderire la colla sott’acqua. “
Sulla superficie degli adesivi si formava una pelle protettiva quando venivano posizionati sott’acqua, che impediva all’acqua di penetrare immediatamente nel resto del materiale.
“Ma una volta che la pelle era a posto, poteva essere rotta per indurre una formazione più rapida del legame”, ha detto Schmidt.
Gli esperimenti hanno anche indicato il massimo legame a circa 30 gradi Celsius, quindi un altro aumento a temperature più elevate.
Schmidt ha affermato che il processo per realizzare le formulazioni adesive è breve.
“Possiamo utilizzare materiali poco costosi, di origine sostenibile e di origine vegetale per produrre litri di colla in poche ore”, ha affermato Schmidt. “Gli adesivi sono molto semplici da realizzare in laboratorio o all’aperto, ovunque sul pianeta.”
La richiesta di formulazioni non tossiche
Schmidt ha detto che altri ricercatori stanno formulando adesivi che imitano le colle utilizzate da cozze, cirripedi, ostriche e vermi dei castelli di sabbia per aderire al fondale marino e ad altre superfici bagnate. Le formulazioni più performanti, tuttavia, sono completamente sintetiche.
“Lunghe sintesi con l’uso di sostanze chimiche aggressive potrebbero frenare il loro sviluppo futuro”, ha detto Schmidt. “Atossicità, materiali provenienti da fonti sostenibili e impatto ambientale minimo sono sempre più richiesti. Di conseguenza, diversi gruppi si sono rivolti allo sviluppo di nuovi e al rifacimento di vecchi sistemi adesivi utilizzando una chimica bioispirata o a base biologica.”
La crescente domanda di materiali non tossici ha portato alla creazione di adesivi per applicazioni biomediche. Le colle risultanti hanno proprietà simili ai tessuti molli. Schmidt ha affermato che gli adesivi a base biologica hanno ulteriori applicazioni.
“Una volta lasciato alle spalle il regno in vivo e quello biomedico, c’è un intero mondo di altre applicazioni che richiedono metalli, plastica, legno e substrati inorganici che necessitano di adesivi per funzionare in presenza di acqua”, ha affermato Schmidt. “Le applicazioni alimentari, orali e cosmetiche sono meno restrittive quando si tratta di purezza dei materiali di partenza. I polimeri per uso alimentare possono spesso essere utilizzati per produrre adesivi umidi. Stiamo anche lavorando su applicazioni dentali, cercando di creare legami in questo ambiente umido e difficile .”
Ripristino della barriera corallina
Schmidt ha affermato che un’altra applicazione particolarmente interessante per le formulazioni adesive sviluppate da Purdue, in attesa di brevetto, è il ripristino delle barriere coralline.
“Ci sono diversi grandi sforzi, in tutto il mondo, per piantare giovani coralli per sostituire quelle strutture che sono già morte”, ha detto Schmidt. “Uno dei principali ostacoli a questi sforzi è la mancanza di adesivi subacquei adatti che funzionino bene per questa applicazione.”
Schmidt e il suo gruppo di ricerca stanno lavorando con la Coral Restoration Foundation, inviando varie formulazioni da testare.
“Recentemente abbiamo visitato le Florida Keys per testare alcune formulazioni in secchi pieni di acqua dell’oceano”, ha detto Schmidt. “È bello vedere il nostro lavoro fuori dal laboratorio di ricerca e nel mondo reale e umido.”
La Coral Restoration Foundation è costantemente alla ricerca del metodo più efficiente ed efficace per trapiantare i coralli nei siti della barriera corallina, ha affermato Phanor H. Montoya-Maya, responsabile del programma di ripristino dei coralli presso CRF.
“Avere alternative diverse significa che specie e habitat diversi possono essere trapiantati con risultati positivi”, ha affermato Montoya-Maya. “Collaborazioni scientifiche come questa ci consentono di testare e mettere a punto metodi prima del restauro tradizionale. I risultati preliminari sul campo sono molto incoraggianti e continueremo a fornire feedback ai ricercatori della Purdue per garantire che il prodotto finale abbia un successo costante attraverso molteplici obiettivi di restauro.”
Schmidt ha rivelato le formulazioni adesive al Purdue Innovates Office of Technology Commercialization, che ha richiesto un brevetto per proteggere la proprietà intellettuale.
Da un’altra testata giornalistica. news de www.sciencedaily.com
