p Microscopicamente, As folhas de "nanomembrana" feitas de náilon parecem uma teia emaranhada. As minúsculas partículas de óxido de ferro nas superfícies da fibra podem ajudar a limpar produtos químicos tóxicos da água, mas se as partículas se separarem da teia, eles próprios podem se tornar perigos. p Em um novo estudo, Os pesquisadores de Cornell examinaram essas folhas de náilon especiais - repletas de partículas de óxido de ferro aplicadas em nanoescala - para ver se as partículas se soltam.

p As partículas funcionam como ímãs para capturar bactérias e vírus, e para extrair produtos químicos ou moléculas de corante da água. Membranas com essas partículas presas podem ser usadas em dispositivos para detectar a contaminação da água ou em filtros para remover produtos químicos ou corantes de resíduos industriais. Contudo, para ser eficaz e seguro, as partículas precisam ficar na membrana. O estudo avaliou a uniformidade do tratamento com nanopartículas e a retenção de partículas nas membranas de náilon à medida que eram processadas (ou lavadas) em soluções de vários níveis de pH.

p "É fundamental avaliar a retenção e estabilidade de partículas nas fibras para reduzir a saúde humana e as preocupações ambientais, "disse Nidia Trejo, um estudante de doutorado da Cornell no campo da ciência da fibra. Trejo, quem com Margaret Frey, professor de ciência da fibra, foi o autor do estudo, "Um estudo comparativo sobre eletropulverização, camada por camada, e nanomembranas quimicamente enxertadas carregadas com nanopartículas de óxido de ferro, " no Journal of Applied Polymer Science , 14 de julho.

p A estrutura da folha de nanomembrana parece uma folha de secagem, mas é feita de camadas de minúsculas, fibras orientadas aleatoriamente que só podem ser vistas com microscópios eletrônicos. Essas nanomembranas têm uma alta relação superfície-volume, o que melhora a função do material.

p Os métodos de fabricação variam dependendo dos ambientes líquidos em que as membranas seriam usadas. A adesão de nanopartículas de óxido de ferro à fibra de náilon é feita de três maneiras:eletropulverização, o que facilita a colocação uniforme de nanopartículas nas fibras; montagem camada por camada, onde as partículas são revestidas na fibra eletrostaticamente; ou ligação química.

p "Para a membrana, é importante avaliar a retenção e estabilidade de partículas, "Trejo explicou." Você gostaria que as nanopartículas permanecessem nas membranas de Náilon 6 para que o material pudesse funcionar durante toda a vida útil. Se o material for usado para aplicações de tratamento de águas residuais, você não gostaria que as próprias partículas se tornassem poluentes se estivessem sendo liberadas das membranas para a água. "

p Uma variedade de instalações de última geração no campus foi usada pelos pesquisadores. O Centro Cornell para Pesquisa de Materiais (financiado pelo programa Centro de Pesquisa de Ciência e Engenharia de Materiais da National Science Foundation) apoiou este estudo por meio de suas instalações compartilhadas. Adicionalmente, O Centro de Nanobiotecnologia de Cornell e o Laboratório de Análise de Nutrientes Cornell apoiaram esta pesquisa.

p A NANOFIBER PODE SALVAR SUA VIDA?

p Os pesquisadores do laboratório da professora Margaret Frey criam fibras centenas de vezes mais finas do que um cabelo humano, que podem capturar produtos químicos tóxicos e patógenos. As fibras foram projetadas e combinadas para evitar a propagação de produtos químicos agrícolas e para capturar substâncias tóxicas em líquidos.

p Pequeno, dispositivos complexos tradicionalmente são feitos em salas limpas de alta tecnologia usando equipamentos caros e materiais caros, como ouro. Frey e seus colegas estão substituindo esse custo, tornando os dispositivos com nanofibras de plástico, fora da sala limpa, usando um barato, processo escalonável:eletrofiação.

p Usando nanofibras, processos feitos em um laboratório de testes médicos - por exemplo, purificando amostras, misturar ingredientes, captura de bactérias - pode ser feito com material do tamanho de um baralho de cartas. As fibras são rápidas, maneira fácil e barata de se concentrar em E. coli, toxina da cólera ou carcinógenos e para melhorar a precisão da detecção. Eventualmente, essas fibras farão parte de dispositivos tão baratos e fáceis de usar como testes de gravidez caseiros e diagnosticarão doenças sem a necessidade de laboratórios especializados - particularmente úteis em regiões com acesso limitado a médicos e hospitais.

p Para evitar que os pesticidas prejudiquem o meio ambiente, Frey e seus alunos encapsularam pesticidas em nanofibras biodegradáveis. Isso os mantém intactos até que sejam necessários ou evita que sejam removidos das plantas que protegem. O sistema de entrega é criado por soluções de eletrofiação de celulose, the pesticide and polylactic acid – a polymer derived from corn.

p The materials are biodegradable and derived from renewable resources. "The chemical is protected, so it won't degrade from being exposed to air and water, " Frey said, explaining that this keeps the chemical where it needs to be and allows it to time-release. "By allowing rapid detection of disease and preventing agricultural chemical release into the environment, these nanofibers just might save a life, " ela disse.