Produção personalizada de revestimentos antivirais e superfícies de cultura celular
Revestimentos finos como wafer da Kiel, aqui em um wafer de silício, conferem aos materiais propriedades completamente novas. Crédito:Julia Siekmann, Uni Kiel Revestimentos poliméricos especiais podem conferir propriedades funcionais às superfícies, por exemplo, comportamento antiviral. Uma equipe do Departamento de Ciência de Materiais da Universidade de Kiel comparou pela primeira vez de forma abrangente vários revestimentos biomédicos e investigou o que acontece quando eles interagem com a pele, com células ou com vírus.
Os resultados foram publicados na revista Advanced Materials Interfaces e aplicado em um primeiro projeto industrial com vidro antiviral.
Em colaboração com o Centro Médico Universitário Schleswig-Holstein em Kiel (UKSH), o Centro de Pesquisa em Nanotecnologia do Egito e o Instituto Nacional do Câncer da Universidade do Cairo, pesquisadores da Universidade de Kiel compararam exaustivamente seis materiais de revestimento para aplicações biomédicas. A equipe investigou o desempenho da biointerface das superfícies do material para vírus respiratórios, células cancerígenas e fibroblastos.
“Por exemplo, analisamos onde proteínas-chave, como a proteína spike do coronavírus, se acoplam às superfícies dos materiais e mostram comportamento antiviral”, diz o cientista de materiais Torge Hartig, primeiro autor do estudo. Para revestimentos antivirais contra coronavírus, a equipe conseguiu mostrar que tais interações também podem ser calculadas para reduzir o número de materiais potenciais.
Método de produção permite comparação
Esta investigação detalhada só é possível devido ao método com que a equipe de Kiel produz os revestimentos. Por muitos anos, eles têm trabalhado na deposição química de vapor iniciada (iCVD) na Cátedra de Materiais Multicomponentes do Professor Franz Faupel.
“Isso nos permite produzir revestimentos transparentes e ajustar sua espessura com alta precisão entre 10 nanômetros e 10 micrômetros. Sua superfície é ultralisa, extremamente uniforme e não apresenta defeitos perturbadores”, diz Hartig.
Isto é crucial porque muitos fatores normalmente desempenham um papel no contato com os revestimentos. Com revestimentos poliméricos convencionais, por exemplo, a topografia da superfície, processos químicos, resíduos de solventes ou defeitos de material podem influenciar as interações com vírus ou células.
"Com a nossa tecnologia, produzimos revestimentos que são tão puros que todos os outros fatores além dos processos químicos podem ser excluídos e podemos analisar fundamentalmente as interações reais entre o revestimento e os vírus ou células", continua Hartig, que está fazendo sua tese de doutorado sobre revestimentos biomédicos iCVD.
De ambulâncias a caixas de supermercados:revestimentos testados com fabricantes de janelas
Os cientistas de materiais podem controlar muito bem o seu processo de produção e, assim, prever e definir as propriedades funcionais dos seus revestimentos de forma direcionada – por exemplo, para cumprir os elevados requisitos em ambientes biomédicos.
“Podemos revestir produtos para cultura de células de forma que as células adiram melhor e sejam mais fáceis de cultivar”, afirma o Dr. Stefan Schröder, líder das atividades de iCVD na Cátedra. Como o seu método não requer solventes e apenas alguns produtos químicos, é também significativamente mais ecológico do que os processos convencionais de revestimento químico por via húmida.
Juntamente com um fabricante de janelas do sul da Alemanha, os cientistas de materiais de Kiel colocaram as suas descobertas em prática. “Comparamos vários revestimentos antivirais e aplicamos o melhor no vidro das janelas”, diz Schröder.
Grandes fachadas de vidro ainda não podem ser revestidas, “mas pequenas superfícies expostas a muito contato, como telas sensíveis ao toque em hospitais e ambulâncias, filtros em máscaras respiratórias ou caixas registradoras em caixas de supermercados”, diz Schröder, que também escreveu seu doutorado tese sobre o processo iCVD.
Uma equipa da cátedra pretende agora aplicar a investigação iCVD dos últimos anos à escala industrial e está actualmente a preparar um spin-off. “Nosso objetivo é produzir revestimentos de alta qualidade com propriedades personalizadas para a medicina e a indústria”, diz Hartig, que aderiu à iniciativa start-up “conformemente” enquanto ainda fazia seu doutorado. Além das propriedades antivirais, esses revestimentos também podem ser repelentes à água ou isolantes, por exemplo – ou até mesmo uma combinação de ambos.
