Au cours de leur voyage des champs ouverts aux étalages de produits dans les épiceries, les légumes et les fruits frais peuvent parfois être contaminés par des micro-organismes. Ces articles peuvent alors gâcher d'autres produits, propager davantage la contamination et augmenter le nombre d'aliments pouvant causer des maladies.

Pour éviter la contamination croisée entre les produits frais, des chercheurs de la Texas A&M University ont créé un revêtement qui peut être appliqué sur des surfaces en contact avec des aliments comme les bandes transporteuses, rouleaux et godets de collecte. En plus d'être germicide, les chercheurs ont conçu leur revêtement pour être extrêmement hydrofuge. Les chercheurs ont dit sans eau, les bactéries ne peuvent pas coller ou se multiplier sur les surfaces, réduisant ainsi considérablement la contamination d'un produit à l'autre.

« La consommation d'aliments crus contaminés rend des centaines de personnes malades chaque année, et la contamination des aliments n'est donc pas seulement un problème de santé majeur, mais aussi un fardeau économique important, " dit Mustafa Akbulut, professeur agrégé au département de génie chimique Artie McFerrin. « Dans notre étude, nous montrons que notre nouveau revêtement à double fonction, qui peut à la fois repousser et tuer les bactéries, peut grandement atténuer la propagation bactérienne, éviter la contamination croisée."

Les résultats de l'étude sont dans le numéro de février de la revue Matériaux et interfaces appliqués ACS .

Les maladies d'origine alimentaire peuvent être causées par tout un essaim d'agents pathogènes comprenant de multiples souches de virus et de bactéries. Pour remédier à toute infection après la récolte, les produits frais sont généralement lavés puis désinfectés dans des antimicrobiens puissants, comme le peroxyde d'hydrogène ou l'acide acétique.

Cependant, les bactéries peuvent toujours s'en sortir indemnes si elles parviennent à se cacher dans des endroits difficiles d'accès sur la peau des fruits et légumes. Aussi, si le nombre de bactéries est suffisamment important, ils peuvent former des gaines protectrices, appelés biofilms, qui les protègent davantage de l'action des désinfectants.

Les produits contaminés peuvent propager les agents pathogènes soit directement, en touchant d'autres aliments, ou indirectement, via les surfaces en contact avec les aliments. Actuellement, il existe plusieurs façons d'empêcher la transmission indirecte, allant des revêtements de surface antimicrobiens aux surfaces polymères antisalissures qui agissent comme des ressorts pour repousser les bactéries. Mais les chercheurs ont déclaré que ces approches, bien qu'efficace au début, peuvent perdre leurs effets avec le temps pour diverses raisons.

Pour surmonter les obstacles posés par les technologies actuelles, Akbulut et son équipe ont procédé à la création d'un revêtement de surface antimicrobien qui est également extrêmement hydrophobe. Ils ont noté que la propriété hydrofuge du revêtement peut aider les surfaces en contact avec les aliments à conserver leur action germicide beaucoup plus longtemps.

"La plupart des bactéries ne peuvent survivre que dans un environnement aqueux, " a déclaré Akbulut. " Si les surfaces sont superhydrophobes, puis de l'eau, et avec elle, la plupart des bactéries seront repoussées. Avec moins de bactéries autour, moins de germicides sont utilisés, augmentant la durée de vie globale du revêtement."

Pour réaliser leur revêtement double fonction, Akbulut et son équipe ont commencé avec une feuille d'aluminium, un métal couramment utilisé dans l'industrie alimentaire pour les surfaces de contact. A la surface du métal, ils ont attaché chimiquement une fine couche d'un composé appelé silice en utilisant une chaleur élevée. Puis, avec cette couche comme substrat, ils ont ajouté un mélange de silice et d'une protéine germicide naturelle présente dans les larmes et le blanc d'œuf appelée lysozyme.

Ensemble, la couche de silice-aluminium liée à la couche de silice-lysozyme a formé un revêtement qui avait une texture rugueuse lorsqu'on l'observait à des échelles microscopiques. Les chercheurs ont noté que cette rugosité submicroscopique, ou les petites bosses et crevasses sur le revêtement, est la clé de la superhydrophobie.

"En général, si vous augmentez la rugosité, l'hydrophobie d'un matériau augmente, Mais il y a une limite, " dit Shuhao Liu, un étudiant diplômé du College of Engineering et le principal auteur de l'étude. "Si le revêtement est trop rugueux, les bactéries peuvent à nouveau se cacher derrière les crevasses et contaminer. Donc, nous avons ajusté la proportion de silice et de lysozyme afin que la rugosité donne la meilleure hydrophobie possible sans compromettre la fonction globale du revêtement."

Lorsque leur superhydrophobe, Le revêtement infusé de lysozyme était affiné et prêt, les chercheurs ont testé s'il était efficace pour freiner la croissance de deux souches de bactéries pathogènes, Salmonella typhimurium et Listeria innocua. A l'examen, ils ont constaté que le nombre de bactéries sur ces surfaces était de 99,99 % inférieur à celui des surfaces nues.

Malgré la grande efficacité de leur revêtement dans la prévention de la propagation bactérienne, les chercheurs ont déclaré qu'une enquête plus approfondie est nécessaire pour déterminer si le revêtement fonctionne aussi bien pour atténuer la contamination virale croisée. Bien que plus durable que les autres revêtements, ils ont noté que leur revêtement devrait également être réappliqué après une certaine quantité d'utilisation. Ainsi, comme prochaine étape, Akbulut et son équipe travaillent au développement plus permanent, revêtements à double fonctionnalité.

"Notre objectif est de créer des surfaces intelligentes qui peuvent empêcher tout type d'agent pathogène de se fixer et de se multiplier, " Akbulut a dit. " À cet égard, nous avons développé des revêtements de surface qui peuvent empêcher les bactéries de s'accumuler sur les surfaces, qui est l'une des principales raisons de la contamination croisée. Nous travaillons maintenant avec des chercheurs en agriculture pour faire passer notre invention du laboratoire à la pratique. »