O engenheiro

Novas superfícies antibacterianas poderiam ser possíveis replicando a superfície de uma asa de borboleta, relataram cientistas da Universidade de Bradford financiados pelo EPSRC.

A tecnologia poderia ser aplicada a substituições de quadril e outras articulações, produtos cosméticos e ortodônticos, e ser usada na indústria automobilística.

A equipe criou uma série de nanomoldes texturizados a laser para replicar o padrão de asa de borboleta. Quando vistas ao microscópio, as asas das borboletas exibem um design único de “escada” que impede que as bactérias estabeleçam colônias e se espalhem.

Em um comunicado, a Dra. Maria Katsikogianni, professora assistente de Química de Biomateriais na Universidade de Bradford, disse:"Estamos examinando padrões com propriedades de autolimpeza encontrados na natureza. Um deles é encontrado nas asas de borboleta, que têm um acúmulo denso de células que se assemelham a escadas próximas umas das outras.

“Eles não apenas produzem padrões de cores vibrantes… mas a estrutura da escada também evita que a água pese em suas asas. O mais interessante é que a estrutura torna difícil para as bactérias se encaixarem no topo da superfície das asas e produzirem comunidades.”

Katsikogianni disse que a equipe examinou diversas superfícies antibacterianas diferentes, incluindo o padrão de pele de uma lagartixa, mas os desenhos microscópicos encontrados nas asas das borboletas são mais simples de replicar e devem durar mais tempo.

Ela disse: “Outros padrões naturais de superfície autolimpantes foram testados, como pele de lagartixa, no entanto, a pele de lagartixa não é uma solução duradoura, pois o padrão se desgasta exatamente como acontece na lagartixa, e é por isso que ela se desprende de vez em quando” .

“Se estivéssemos tentando replicar algo como o padrão da pele da lagartixa em laboratório, seria um desafio fazer isso com polímeros. Seria bastante frágil e não duraria o suficiente. Então, começamos a pensar mais em padrões com proporção baixa. Foi quando me deparei com o padrão da superfície das asas de borboleta.”

Os cientistas estão agora testando se o design da 'escada' em forma de borboleta pode ser replicado em superfícies para aplicações ortopédicas, e para chegar mais perto de saber se o design afeta a fixação e integração das células ósseas com o corpo humano, sem acúmulo de bactérias.

O professor Ben Whiteside, diretor do Centro de Micro e Nano Tecnologia de Polímeros da Universidade de Bradford, trabalha com o Dr. Katsikogianni para criar métodos de fabricação para aplicar superfícies funcionais a produtos do mundo real.

Trabalhando com o professor Stefan Dimov da Universidade de Birmingham, o grupo desenvolveu uma rota para incorporar os padrões de asas de borboleta em inserções de moldes, usando módulos baseados em laser para estruturação e texturização de superfícies funcionais.

Isto permite que os padrões de inserção do molde sejam replicados em componentes poliméricos pelo Professor Whiteside, utilizando moldagem por injeção na Universidade de Bradford, para a criação de dispositivos médicos, implantes cirúrgicos ou mesmo uma gama de bens de consumo, proporcionando funcionalidades adicionais sem a necessidade de revestimentos ou produtos químicos que poderia adicionar custos e reduzir as opções de reciclagem.

O professor Whiteside disse que os testes com os padrões de plástico mostraram que eles podem reduzir com sucesso o acúmulo de bactérias nas superfícies, ao mesmo tempo que permitem o crescimento de células dos tecidos.

Ele disse: “As tecnologias de padronização a laser, processos de fabricação digital e microscopia chegaram a um ponto em que agora somos capazes de pegar um padrão 3D em escala nanométrica medido a partir de uma superfície natural e aplicá-lo diretamente a objetos feitos pelo homem, o que é realmente emocionante. .

“Essas dicas inspiradas na natureza abrem caminhos para melhorar o desempenho e minimizar infecções, ao mesmo tempo que reduzem custos, resíduos de plástico e o impacto ambiental de dispositivos médicos e produtos de consumo.”

O professor Whiteside disse que a tecnologia poderia ter aplicações muito mais amplas, como superfícies antimicrobianas, autolimpantes, anti-riscos, anti-rangidos e estéticas para uso na indústria automotiva, embalagens cosméticas e ortodontia.