Вдохновленные убивающими бактерии крыльями насекомых, таких как цикады, ученые разработали естественную антибактериальную текстуру для использования на упаковке пищевых продуктов, чтобы увеличить срок хранения и сократить количество отходов. Ключевые моменты:

Антибактериальная текстура убивает бактерии, продлевая срок хранения продуктов.
Возникает на фоне огромного спроса на увеличение срока службы продуктов питания, особенно на экспорт.
Текстуру можно масштабировать для массового производства.
Лабораторная нанотекстура от австралийско-японской группы ученых убивает до 70% бактерий и сохраняет свою эффективность при переносе на пластик.

Более 30% продуктов питания, произведенных для потребления человеком, становятся отходами, а целые поставки отбраковываются, если обнаруживается рост бактерий.

Исследование закладывает основу для значительного сокращения отходов, особенно при экспорте мяса и молочных продуктов, а также для увеличения срока годности и повышения качества, безопасности и целостности упакованных пищевых продуктов в промышленных масштабах.

Заслуженный профессор Елена Иванова из Университета RMIT в Мельбурне, Австралия, сказала, что исследовательская группа успешно применила природный феномен к синтетическому материалу — пластику.

«Устранение бактериального загрязнения — это огромный шаг к увеличению срока годности продуктов питания», — сказала она.

«Мы знали, что крылья цикад и стрекоз являются высокоэффективными убийцами бактерий и могут помочь найти решение, но воспроизведение природы всегда является проблемой.

Похожие истории
Борьба с пластиковыми отходами с помощью съедобной упаковки для пищевых продуктов
Сплавы золота / олова ( Au / Sn ) - свойства и применение
Умная упаковка — интеллектуальная упаковка для продуктов питания, напитков, фармацевтических препаратов и товаров для дома
«Теперь мы создали нанотекстурирование, которое имитирует уничтожающий бактерии эффект крыльев насекомых и сохраняет свою антибактериальную силу при печати на пластике.

«Это большой шаг к естественному, нехимическому, антибактериальному упаковочному решению для пищевой и обрабатывающей промышленности».

Исследование, опубликованное в ACS Applied Nano Materials , является результатом сотрудничества RMIT, Токийского столичного университета и Института KAITEKI компании Mitsubishi Chemical.

В 2015 году Австралия экспортировала в Японию продуктов питания и сельскохозяйственной продукции на сумму 3,1 миллиарда долларов США, что сделало ее пятым по величине экспортером такой продукции в страну.

Как это работает
Крылья стрекоз и цикад покрыты множеством наностолбиков — притупленных шипов, размером с клетки бактерий.

Когда бактерии оседают на крыле, структура наностолбиков разрывает клетки, разрывая их мембраны и убивая их.

«Это как растягивать латексную перчатку, — говорит Иванова. «По мере того, как он медленно растягивается, самое слабое место в латексе становится тоньше и в конечном итоге порвется».

Команда Ивановой разработала свою нанотекстуру, воспроизведя наностолбики насекомых и разработав собственные наноструктуры.

Чтобы оценить антибактериальную способность рисунка, бактериальные клетки контролировались в Центре микроскопии и микроанализа RMIT мирового класса.

Лучшие антибактериальные рисунки были переданы японской команде, которая разработала способ воспроизведения рисунков на полимерном пластике. 

Вернувшись в Австралию, команда Ивановой протестировала пластиковые наноструктуры и нашла ту, которая лучше всего имитирует крылья насекомых, но при этом ее проще всего изготовить и масштабировать. 

Иванова сказала, что работать с пластиком сложнее, чем с другими материалами, такими как кремний и металлы, из-за его гибкости.

«Нанотекстурирование, созданное в этом исследовании, хорошо себя зарекомендовало при использовании в жестком пластике. Наша следующая задача — адаптировать его для использования с более мягкими пластиками», — сказала она.

С тех пор как десять лет назад Иванова и ее коллеги открыли природу крыльев насекомых, убивающих бактерии, они работали над созданием оптимального нанопаттерна, чтобы использовать способность насекомых убивать бактерии и использовать его на ряде материалов. 

До недавнего времени было трудно найти подходящую технологию для воспроизведения этого нанотекстурирования в масштабе, подходящем для производства.

Но теперь существуют технологии для масштабирования и применения антибактериальных свойств к упаковке, среди ряда других потенциальных применений, таких как средства индивидуальной защиты.

Их новое исследование основано на исследовании 2020 года по использованию наноматериалов, вдохновленных насекомыми, для борьбы с супербактериями. 

Команда заинтересована в сотрудничестве с потенциальными партнерами на следующем этапе исследования — совершенствовании технологии и определении наилучших способов массового производства антибактериальной упаковки.

Пионер в области биомиметических антибактериальных поверхностей, заслуженный профессор Елена Иванова возглавляет группу по исследованию механо-бактерицидных материалов в Школе наук RMIT.

Исследование было поддержано Фондом австралийско-японских исследований в рамках австралийско-японского проекта сотрудничества Rio Tinto.