La sustancia repelente al agua podría entrar en la lucha contra el coronavirus
El agua se desprende de ElastiDry debido a la superhidrofobocidad de la sustancia. Crédito: Andrea Starr PNNL
El equipo de protección personal (EPP) ha estado en el centro de la lucha contra el COVID-19. Como rara vez antes, el virus implacable ha mostrado a los proveedores médicos la importancia esencial de los dispositivos de primera línea.
Con esta crisis como telón de fondo, una sustancia súper repelente de líquidos llamada ElastiDry pronto podría ingresar al mercado en un momento providencial.
El científico de materiales del PNNL Curtis Larimer y sus compañeros de trabajo pasaron dos años investigar, probar y volver a probar posibles recubrimientos antes de desarrollar la fórmula y el proceso de aplicación. Tal como lo planearon, el producto no tóxico derramó líquidos con facilidad. Pero para la agradable sorpresa de los investigadores, hizo algo completamente inesperado: retuvo sus propiedades de eliminación de agua, incluso cuando se estiró. Y ahora, ElastiDry, está listo para el mercado.
Los guantes quirúrgicos son uno de los principales usos que Larimer y sus colegas prevén para su material superhidrofóbico («temeroso del agua»). El rendimiento de eliminación de líquidos que se muestra en el laboratorio podría prevenir una infección de una enfermera, un médico y otras personas en un entorno de atención médica. Los guantes quirúrgicos con ElastiDry podrían brindar la protección adicional que los profesionales de la salud han buscado mientras se protegen contra el virus altamente contagioso.
Cada año se usan alrededor de 27 000 millones de guantes desechables en todo el mundo, principalmente en hospitales y entornos médicos, industrias de preparación de alimentos y servicios para el manejo de productos químicos, y en entornos de investigación de laboratorio. La mayoría de estos guantes se usan una vez, y solo por un período corto de tiempo antes de desecharlos.
«Dólar por dólar, no hay un dispositivo de control de infecciones mejor y más valioso que el guante de látex», dijo Larimer. «El personal médico interactúa con el mundo, los pacientes y todo con sus manos. Recogerán virus y bacterias y los moverán con sus manos. Los guantes, especialmente los modificados para arrojar líquidos fácilmente, van a interrumpir ese modo de transporte».
Usos potenciales adicionales para el recubrimiento superhidrofóbico
A lo largo del desarrollo de ElastiDry, Larimer y sus colegas vieron otras aplicaciones potenciales. ElastiDry podría aplicarse en:
- Trajes Tyvek y cobertores para la cabeza, así como botas o delantales hechos de caucho.
- Dispositivos médicos, paredes o ropa de cama en un centro de salud.
- Superficies que entran en contacto con alimentos en las industrias de preparación y servicio de alimentos.
- Pipas, vasos de precipitados o tubos que transfieren biomateriales y productos químicos peligrosos en entornos de investigación industrial y científica.
Crédito: Laboratorio Nacional del Noroeste del Pacífico
Una crisis de atención médica diferente inspiró el desarrollo de ElastiDry
En octubre de 2014, el virus del Ébola estaba devastando partes de África occidental y se habían informado algunos casos. en los Estados Unidos. Los funcionarios del PNNL convocaron una reunión urgente, solicitando a los investigadores ideas para responder a la enfermedad, a menudo mortal. Larimer, que se unió al laboratorio como becario postdoctoral, había estado trabajando con colegas para desarrollar recubrimientos resbaladizos.
Después de esa reunión, imaginó un guante quirúrgico súper resbaladizo, inspirado en parte por su esposa, Francisca Larimer.
Francisca había trabajado durante años como enfermera titulada antes de convertirse en ama de casa y cuidar de los dos hijos de la pareja. Ella había estado siguiendo de cerca las noticias sobre el ébola, preocupada por su letalidad para los pacientes y el daño potencial para sus colegas de atención médica en la línea del frente.
«Le dije que era una gran idea», recordó. «Realmente pude ver los beneficios potenciales. Le dije: ‘Tienes que hacer eso'».
Con fondos iniciales de la Oficina de Despliegue y Alcance Tecnológico de PNNL, Larimer se lanzó al proyecto a fines de 2014.
Leer hojas de loto en busca de pistas
Ejemplos de repelencia al agua en la naturaleza influyeron en Larimer, como la parte posterior del escarabajo del desierto de Namib, las patas del zancudo de agua Gerridae y, lo que es más importante, la nanoescala textura de una hoja de loto. Intrigado por la forma en que las gotas de agua caían sobre sus hojas, Larimer compró una planta de loto en una tienda de jardinería local para ayudar en las pruebas de laboratorio.
Una sílice microscópica juega un papel en la fórmula de ElastiDry. Crédito: Andrea Starr PNNL
Desarrolló su idea de derramamiento de agua sobre teorías previas de repelencia. En 1805, Thomas Young exploró la relación entre un líquido y una superficie plana; en 1936, Thomas Wenzel desarrolló una ecuación que ilustra la relación entre líquidos y superficies rugosas, superficies planas; y en 1944, los investigadores ABD Cass ie y S. Baxter se centraron en el comportamiento de los líquidos en superficies ásperas y con espacios de aire.
Larimer estaba interesado en crear un híbrido de las fórmulas de Wenzel y Cassie-Baxter para crear un material que conservara sus propiedades superhidrofóbicas. incluso cuando se estira.
La combinación correcta
Para crear el nuevo material, Larimer experimentó con mezclas que contenían sílice hidrofóbica, una partícula microscópica derivada de la arena que es un ingrediente común en una variedad de productos , incluidas pinturas, plásticos y revestimientos.
«Probamos docenas de partículas diferentes en el transcurso de un año», dijo Larimer. «Probamos el tamaño de las partículas, la longitud microscópica de la cadena, la química de la superficie para todas estas cosas».
Sin embargo, la sílice se resistía a mezclarse con emulsiones de látex a base de agua. En cambio, los investigadores aplicaron la sílice para secar el látex con un rociador de alta velocidad. Practicaron con un guante de látex que produjeron en el proceso de laboratorio que descubrieron viendo un video instructivo de YouTube.
«Cuando el guante de látex sale de una tina, es esencialmente la película que va a terminar ser», dijo Larimer. «Pero sigue siendo un lienzo sobre el que podemos pintar. La idea es que exactamente en ese punto, intervengamos, bombardeemos la superficie con fibras, incrustándolas. Y luego dejamos que todo el guante se seque y lo retiramos del molde».
Los desarrolladores de ElastiDrys creen que la sustancia podría ser de ayuda para los socorristas. Crédito: Andrea Starr PNNL
Encontrar el punto óptimo de sílice
Una de las tareas que consumía mucho tiempo era determinar la cantidad de fibras de sílice que se dosificaría y a qué velocidad.
» Eso llevó mucho tiempo», dijo Larimer. «Hicimos muchos estudios en los que variamos el tiempo que esperábamos desde que aplicamos el látex líquido hasta que aplicamos la solución de sílice».
Aplicar sobre una superficie húmeda fue demasiado pronto; esperar cinco minutos o más era demasiado tiempo.
«Pero hubo un punto óptimo, en uno o dos minutos después de que lo sacaron», dijo Larimer. «Descubrimos el momento. Y luego hicimos muchos estudios en los que cambiamos la concentración de las partículas en un solvente».
Los investigadores se sorprendieron al descubrir que la súper hidrofobicidad aumentaba cuando el material era se estiró, lo que no se esperaba, y más tarde descubrió que el aumento de la repelencia se debió a un cambio en la estructura de la superficie a medida que se estira.
La Oficina de Patentes y Marcas de EE. UU. aprobó la patente de ElastiDry casi al mismo tiempo que COVID -19 comenzó a cobrar sus primeras víctimas en Estados Unidos. Y Larimer, naturalmente, pensó en cómo la sustancia superhidrofóbica podría desempeñar un papel oportuno para frustrar el impacto de la pandemia.
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Los materiales súper repelentes al agua ahora son lo suficientemente duraderos para el mundo real. Más información: ElastiDry: availabletechnologies.pnnl.gov … echnology.asp?id=532 Proporcionado por el Laboratorio Nacional del Noroeste del Pacífico Cita: La sustancia repelente al agua podría entrar en la lucha contra el coronavirus (2020, 30 de junio) recuperado el 31 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news /2020-06-sustancia-repelente-al-agua-coronavirus.html Este documento está sujeto a derechos de autor. Aparte de cualquier trato justo con fines de estudio o investigación privados, ninguna parte puede reproducirse sin el permiso por escrito. El contenido se proporciona únicamente con fines informativos.