Nanocząstki miedzi ochronią jedzenie

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.

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

Dodaj pierwszy komentarz

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *