Răspândirea alimentelor, acrarea vinului și agravarea rănilor au un vinovat comun - un proces numit oxidare. Deși efectele negative ale acestor reacții chimice pot fi reduse de antioxidanți, crearea unei platforme solide capabile să ofere activitate antioxidantă prelungită este o provocare continuă.

rețelele

Cercetătorii de la Universitatea Texas A&M ar fi putut rezolva această problemă cu noile lor covoare antioxidante. Realizate dintr-o rețea împletită de fire ultra-fine ale unui polimer și un antioxidant găsit în vinul roșu, cercetătorii au spus că aceste rogojini sunt puternice, stabile și capabile să ofere activitate antioxidantă pentru perioade lungi de timp.

„Inovația noastră constă în faptul că am reglat fin pașii necesari pentru a fila fibre ultra-microscopice fără defecte pentru fabricarea covorașelor antioxidante performante”, a spus Adwait Gaikwad, student absolvent la laboratorul profesorului Svetlana Sukhishvili de la Colegiul de Inginerie și un autor principal al studiului. „Fiecare fibră este legată intermolecular de mai multe molecule antioxidante, astfel încât covorul final, care este format din milioane și milioane de astfel de fibre, are funcționalitate antioxidantă îmbunătățită”.

O descriere a studiului lor a fost publicată în numărul din februarie al revistei ACS Applied Materials & Interfaces.

Deși oxidarea este un fenomen natural obișnuit, această reacție chimică poate fi dăunătoare dacă nu este controlată. De exemplu, în băuturile alcoolice, prea multă oxidare duce la formarea de acetaldehidă din alcool, modificând gustul, culoarea și aroma băuturii. În organism, stresul oxidativ determină acumularea de radicali liberi care pot dăuna celulelor sănătoase și țesutului corpului.

Cu toate acestea, reacțiile oxidative pot fi ținute sub control prin acțiunea antioxidanților. Acești compuși se combină ușor cu oxigenul ambiental sau donează electroni pentru a neutraliza radicalii încărcați. Dintre mulți antioxidanți, o moleculă găsită în vinul roșu numit acid tanic este deosebit de atractivă, deoarece este, de asemenea, antibacteriană și antivirală. Cercetătorii au spus că aceste proprietăți remarcabile se datorează prezenței grupărilor de atomi numiți polifenoli în structura moleculară a acidului tanic.

„Polifenolii sunt compuși organici naturali, care sunt, de asemenea, cunoscuți pentru proprietățile lor antioxidante”, a spus Hanna Hlushko, de asemenea studentă în laboratorul lui Sukhishvili și autor principal al studiului. Se pare ca acidul tanic este plin de aceste motive polifenolice, care il fac un partener eficient de legare la multe molecule si un mare eliminator de radicali liberi.

În studiile anterioare, antioxidanții au fost amestecați în rogojini sintetice. Pur și simplu, în această tehnică, covorașele sunt fabricate mai întâi amestecând împreună un polimer și antioxidanți și apoi aplatizându-le într-o foaie. Cercetătorii au spus însă că aceste covorașe au o funcționalitate mai mică, deoarece suprafața activității antioxidante este limitată.

Astfel, pentru a crește suprafața pentru activitatea antioxidantă, au creat o plasă antioxidantă realizată din fibre ultrafine de polimer și acid tanic. Astfel, fiecare fir al acestui covor asemănător ochiurilor de plasă ar putea contribui la activitatea antioxidantă. Mai mult, spre deosebire de tehnica de amestecare anterioară, aceștia au ales un polimer care ar putea rezista la moleculele de acid tanic prin realizarea de legături de hidrogen, crescând astfel rezistența generală a matului final.

Pentru a face aceste fibre, cercetătorii au umplut o seringă cu acid tanic, un polimer numit polivinilpirolidonă și o combinație de solvenți. Apoi, când au stors soluția mixtă de polimer-antioxidant din seringă, au aplicat o tensiune de 16 kilovolți între vârful seringii și un colector de tambur rotativ situat la mică distanță. Această tensiune extrem de ridicată a tras polimerul în nanofibre în timp ce se deplasa de la seringă la tamburul de colectare. La sfârșitul procesului de filare, acestea aveau un covor de nanofibre întrețesut.

Când cercetătorii au examinat aceste rogojini la un microscop electronic de mare putere, au descoperit că nanofibrele nu prezintă niciun defect care ar putea compromite proprietățile mecanice ale saltelei. De asemenea, au arătat că aceste rogojini sunt stabile la pH-ul apei și pot asigura o activitate antioxidantă susținută prin eliberarea continuă de acid tanic timp de aproximativ 20 de zile.

Au remarcat, de asemenea, că legăturile de hidrogen dintre polivinilpirolidonă și acid tanic au crescut puterea covorașelor lor cu până la 10 ori mai mult decât covorașele filate doar din fibre de polivinilpirolidonă. Astfel, designul nanofibrelor a făcut ca covorașele să fie puternic din punct de vedere mecanic și totuși le-a oferit o flexibilitate asemănătoare pânzei pentru a înfășura obiecte.

„Am creat covorase antioxidante cu o suprafață ridicată, proprietăți mecanice robuste și capacitatea de a oferi protecție antioxidantă pe termen lung", a spus Gaikwad. „De asemenea, eliberarea de acid tanic este la cerere - legăturile de hidrogen dețin antioxidanții în materialul până când există un stimul extern, cum ar fi pH-ul. Aceste proprietăți fac ca covorașele noastre să fie potrivite pentru diverse aplicații, de la bandaje pentru vindecarea rănilor până la căptușelile interioare ale recipientelor de depozitare a alimentelor. "

Referințe
Nanofibre puternic mecanic, legate cu hidrogen, cu activitate antioxidantă reglabilă. Adwait Gaikwad și colab. ACS Appl. Mater. Interfețe 2020, 12, 9, 11026-11035, 12 februarie 2020, https://doi.org/10.1021/acsami.9b23212.

Acest articol a fost republicat din următoarele materiale. Notă: este posibil ca materialul să fi fost editat pentru durată și conținut. Pentru informații suplimentare, vă rugăm să contactați sursa citată.