Os pesquisadores desvendaram o mistério do que faz a água se ligar a certas superfícies, com implicações para a criação de soluções anti-incrustantes baratas e eficazes.

Uma equipe de pesquisadores da Universidade de Wollongong (UOW) liderou o Centro de Pesquisa ARC para a Fabricação de Aço Australiana foi capaz de identificar um mecanismo fundamental anteriormente incerto que inibe a incrustação na superfície.

Estratégias eficazes de anti-incrustação podem reduzir o acúmulo de organismos, como bactérias, que degradam ou contaminam um produto, aumentando os custos de manutenção e substituição.

Um desafio secundário é desenvolver sistemas de revestimento que sejam baratos e simples de fazer em grandes quantidades e que possam ser facilmente incorporados aos processos de fabricação.

Em trabalho publicado recentemente na revista. ACS Nano , os pesquisadores usaram sílica coloidal, ou pequenas contas de vidro, que são adicionados a uma solução e misturados com outros materiais, como polímeros.

A adição de contas de vidro pode ser usada para modificar a capacidade de atrair ou "grudar" na água.

O pesquisador Paul Molino disse que os coloides de sílica têm uma química de superfície que permite que as partículas se liguem umas às outras, formando um revestimento estável, ao mesmo tempo que interage com a água de uma maneira que inibe a fixação e o povoamento de microorganismos.

"Descobrimos que esses coloides de sílica têm notável, propriedades anti-incrustantes de amplo alcance, com a capacidade de prevenir a adsorção de proteínas, e fixação e colonização de bactérias e microrganismos, "Dr. Molino disse.

"Eles podem ajudar a fornecer um simples, solução barata e prática para a produção de sistemas anti-incrustantes, potencialmente em dispositivos biomédicos para prevenir a coagulação do sangue, adesão de bactérias e possível infecção, ou para aplicações industriais.

Uma parte importante do trabalho foi o uso de imagens e modelagens avançadas de alta resolução para desvendar os segredos de como funciona a ligação. Eles usaram microscopia de força atômica para produzir imagens de partículas únicas na superfície para revelar a estrutura das camadas e como elas se uniam.

O trabalho colaborativo com o grupo da professora Irene Yarovsky na RMIT University em Melbourne previu uma estrutura surpreendentemente semelhante usando simulações de dinâmica molecular.

O professor associado Michael Higgins, líder do projeto, disse que, em vez de uma rede ordenada de moléculas na superfície, eles encontraram uma camada de água instável ou em movimento. Microrganismos como bactérias precisam de comida, água e uma superfície estável para crescer.

Como as areias do deserto que estão constantemente mudando e impedindo que as plantas criem raízes, a camada de hidratação está ativa ou em constante movimento, tornando muito mais difícil para os microorganismos se fixarem.

“Conhecer o mecanismo é importante para garantir a eficácia do sistema, como a preservação das características antivegetativas críticas quando combinadas com outros materiais e ao criar superfícies, "Professor Higgins disse.

"No futuro, também podemos projetar sílica coloidal que imita o mecanismo anti-incrustante para produzir uma gama mais ampla de sistemas adaptáveis ​​a diferentes situações ou ambientes.

"Ao aplicar uma abordagem holística que combina trabalho experimental com modelagem teórica, fomos capazes de explicar como as estruturas interfaciais em nível molecular levam à excepcional capacidade anti-incrustação desses tipos de sistemas resistentes a incrustação.

"Como resultado, o desenvolvimento de materiais anti-incrustantes para uma infinidade de aplicações, incluindo a modificação de superfícies para prevenir infecção associada a dispositivos médicos implantáveis, ou o acúmulo de camadas de limo em navios / barcos de recreio, está significativamente avançado. "