El ingeniero

Se podrían crear nuevas superficies antibacterianas replicando la superficie del ala de una mariposa, según informaron científicos de la Universidad de Bradford financiados por EPSRC.

La tecnología podría aplicarse a reemplazos de cadera y otras articulaciones, productos cosméticos y de ortodoncia, y utilizarse en la industria automovilística.

El equipo ha creado una serie de nanomoldes texturizados con láser para replicar el patrón de las alas de la mariposa. Cuando se observan bajo un microscopio, las alas de las mariposas exhiben un diseño único de "escalera" que evita que las bacterias establezcan colonias y se propaguen.

En un comunicado, la Dra. Maria Katsikogianni, profesora asistente de química de biomateriales en la Universidad de Bradford, dijo: "Estamos examinando patrones con propiedades de autolimpieza que se encuentran en la naturaleza. Uno de ellos se encuentra en las alas de las mariposas, que tienen una acumulación densa de Células que parecen escaleras muy juntas.

“Estos no sólo producen patrones de colores vibrantes... sino que la estructura de la escalera también evita que el agua pese sobre sus alas. Lo más interesante es que la estructura dificulta que las bacterias se ajusten a la superficie de las alas y produzcan comunidades”.

El Dr. Katsikogianni dijo que el equipo había examinado varias superficies antibacterianas diferentes, incluido un patrón de piel de gecko, pero que los diseños microscópicos encontrados en las alas de las mariposas son más simples de replicar y deberían durar más.

Ella dijo: “Se probaron otros patrones de superficie autolimpiantes naturales, como la piel de gecko, sin embargo, la piel de gecko no es una solución duradera ya que el patrón se desgasta tal como lo hace en el gecko, por lo que se muda de vez en cuando”. .

“Si intentáramos replicar algo como el patrón de la piel del gecko en el laboratorio, sería un desafío hacerlo con polímeros. Sería bastante frágil y no duraría lo suficiente. Entonces, comenzamos a pensar más en patrones con una relación de aspecto baja. Fue entonces cuando me encontré con el patrón de la superficie de las alas de mariposa”.

Los científicos ahora están en el proceso de probar si el diseño de la 'escalera' de mariposa se puede replicar en superficies para aplicaciones ortopédicas, y de acercarse a saber si el diseño afecta la unión de las células óseas y la integración con el cuerpo humano, sin que se acumulen bacterias.

El profesor Ben Whiteside, director del Centro de Micro y Nanotecnología de Polímeros de la Universidad de Bradford, trabaja con el Dr. Katsikogianni para crear métodos de fabricación para aplicar superficies funcionales a productos del mundo real.

En colaboración con el profesor Stefan Dimov de la Universidad de Birmingham, el grupo ha desarrollado una ruta para incorporar los patrones de alas de mariposa en inserciones de moldes, utilizando módulos basados ​​en láser para estructurar y texturizar superficies funcionales.

Esto permite que el Profesor Whiteside reproduzca los patrones de inserción del molde en componentes poliméricos, utilizando moldeo por inyección en la Universidad de Bradford, para la creación de dispositivos médicos, implantes quirúrgicos o incluso una variedad de bienes de consumo, brindando funcionalidades adicionales sin requerir recubrimientos o productos químicos que podría agregar costos y reducir las opciones de reciclaje.

El profesor Whiteside dijo que los ensayos con patrones de plástico demostraron que pueden reducir con éxito la acumulación de bacterias en las superficies y al mismo tiempo permitir el crecimiento de células de tejido.

Dijo: “Las tecnologías en creación de patrones láser, procesos de fabricación digital y microscopía han llegado a un punto en el que ahora podemos tomar un patrón 3D a nanoescala medido desde una superficie natural y aplicarlo directamente a objetos hechos por el hombre, lo cual es realmente emocionante. .

"Estas señales inspiradas en la naturaleza abren caminos para mejorar el rendimiento y minimizar las infecciones, al tiempo que reducen los costos, los desechos plásticos y el impacto ambiental tanto de los dispositivos médicos como de los productos de consumo".

El profesor Whiteside dijo que la tecnología podría tener aplicaciones mucho más amplias, como superficies antimicrobianas, autolimpiantes, antiarañazos, antichirridos y estéticas para uso en la industria automotriz, envases cosméticos y ortodoncia.