Mikroby i bakterie znajdują się wszędzie – na świeżej żywności, filtrach powietrza, deskach klozetowych czy też na pieniądzach, które trzymamy w portfelu. W większości przypadków nie stanowią zagrożenia dla ludzi. Jednak niektóre groźne odmiany jak bakterie E.coli powodują infekcje i śmierć setek ludzi na świecie. Polski naukowiec Jarosław Drelich, który pracuje w Michigan Technological University w USA znalazł sposób na unieszkodliwienie bakterii, nim one będą w stanie dopaść nas.
Jarosław Drelich jest profesorem inżynierii materiałowej MTU, dodatkowo pracuje na wydziale Chemical and Materials Engineering University of Alberta. Znany jest przede wszystkim za wkład w badania zjawiska zwilżania chropowatej powierzchni z udziałem struktur hydrofilowych i hydrofobowych. Drelich jest autorem ponad 130 prac naukowych oraz 8 patentów. Od 2012 roku jego artykuły na Google Scholar były cytowane ponad 2100 razy.
Innowacyjny pomysł profesora Drelicha polega na wykorzystaniu miedzi – cenionego od lat materiału o silnych właściwościach antybiotycznych. Przeciwdrobnoustrojowość oznacza zdolność substancji do eliminacji lub inaktywacji mikroorganizmów, takich jak bakterie, grzyby (włączając pleśnie) i wirusy. Profesor odkrył jak osadzić nanocząstki miedzi na wermikulicie – niedrogim, obojętnym związku używanym m.in. przy uprawie gleby (wermikulit utrzymuje wilgoć). Nanocząstki miedzi posiadają większą powierzchnię właściwą w przeliczeniu wagi do objętości w porównaniu do samej miedzi. Dzięki temu efekt antybakteryjny jest lepszy.
Wermikulit to minerał (zbliżony do minerałów ilastych) powstały w efekcie naturalnego procesu wietrzenia biotytu, flogopitu, niektórych chlorytów i innych krzemianów zasobnych w magnez. Swoistą cechą wermikulitu jest to, że po obróbce wysokotemperaturowej oddaje wodę międzypakietową i zwiększa swoją objętość 10-25 razy przechodząc w formę spęczniałą. Po takim procesie wermikulit ma bardzo niską gęstość i niebywałą trwałość w zakresie temperatur od – 260°C do 1200°C.
Wermikulit ma zastosowanie jako podłoże w akwariach – utrzymuje rośliny w ich położeniu oraz dostarcza im niezbędnych składników odżywczych. Wermikulit jest doskonałym podłożem do inkubacji jaj węży. Wermikulit wymieszany z perlitem oraz piaskiem doskonale nadaje się do rozsiewania różnych nasion oraz sadzonek. Stosowany jest też jako odżywka dla gleby.
Wstępne badania wykonane w wodach lokalnego jeziora wykazały, że miedź osadzona na wermikulicie zabiła 100 % bakterii E.coli. Drelich potwierdził, że była ona również skuteczna w unieszkodliwieniu bakterii gronkowca. Inne badania wykazały, że miedź jest toksyczna dla bakterii Listerii, Salmonelli, a nawet bakterii MRSA odpornych na działanie antybiotyków. Bakterie nie są jedynymi mikroorganizmami, że miedź może zabić. Jest także śmiercionośna dla wirusów i grzybów. Jeśli zostanie ona włączona do opakowań do żywności, może pomóc uniknąć wielu chorób układu pokarmowego.
Nanocząstki miedzi osadzone na wermikulicie mogą być stosowane przy produkcji opakowań na żywność.
Mieszanka miedzi i wermikulitu dobrze łączy się z innymi materiałami, takimi jak tektura i tworzywa sztuczne. Może być stosowana przy produkcji opakowań, pudełek, a nawet kartonów na jaja.
Koszt wytworzenia takiego materiału jest relatywnie niski ok. 25 centów za funt (1 funt = 0,4535 kg). Niedroga mieszanka może poprawić bezpieczeństwo dostaw żywności, w szczególności owoców i warzyw. Obecnie profesor Drelich pracuje nad komercjalizacją produktu i sprzedaży licencji firmom zajmującym się pakowaniem i transportem pożywienia.
Profesor otrzymał także zapytania od przedsiębiorstw zajmujących się oczyszczaniem wody. Materiał można stosować przy uzdatnianiu wody pitnej, ścieków przemysłowych i kanalizacyjnych.
“Po dokonaniu takiego odkrycia, trudno wyobrazić sobie wszystkie potencjalne zastosowania. Materiałem można pokryć zwitek banknotów, które trzymamy w kieszieni, które jak wiemy są najbardziej zanieczyszczonym produktem na rynku” – mówi Jarosław Drelich.
Wstępne badania profesora zostały opublikwane w artykule “Vermiculite Decorated with Copper Nanoparticles: Novel Antibacterial Hybrid Material” w 2011 w czasopiśmie Applied Surface Science. Jednak dopiero teraz doceniono właściwości chemiczne materiału i wymyślono odpowiednie zastosowania.
Źródło:
[1] http://www.newswise.com/articles/copper-nanoparticles-could-protect-food-from-bacteria | 25.07.2013
[2] http://www.medicaldaily.com/copper-nanoparticles-could-prevent-food-borne-illness-viruses-248003 | 25.07.2013
[3] http://www.rominco.com.pl/vermiculit/ | 25.07.2013
[4] 2009-08-30 09-03 Luang Prabang 027 Thanon Sisavang Vong, Night Market by Allie_Caulfield, flickr.com, CC BY 2.0