Les chercheurs ont percé le mystère de ce qui fait que l'eau se lie à certaines surfaces, avec des implications pour la création de solutions antifouling efficaces et bon marché.

Une équipe de chercheurs de l'Université de Wollongong (UOW) dirigée par le centre de recherche ARC pour la fabrication australienne d'acier a été en mesure d'identifier un mécanisme fondamental jusqu'alors peu clair qui inhibe l'encrassement de la surface.

Des stratégies antisalissures efficaces peuvent réduire l'accumulation d'organismes, comme les bactéries, qui dégradent ou contaminent un produit, augmentation des coûts d'entretien et de remplacement.

Un défi secondaire consiste à développer des systèmes de revêtement qui sont bon marché et simples à fabriquer en grandes quantités et qui peuvent être facilement incorporés dans les processus de fabrication.

Dans un travail publié récemment dans la revue ACS Nano , les chercheurs ont utilisé de la silice colloïdale, ou de petites billes de verre, qui sont ajoutés à une solution et mélangés à d'autres matériaux, tels que les polymères.

L'ajout de billes de verre peut être utilisé pour modifier la capacité d'attirer ou de « coller » à l'eau.

Le chercheur associé, le Dr Paul Molino, a déclaré que les colloïdes de silice ont une chimie de surface qui permet aux particules de se lier les unes aux autres, former un revêtement stable, tout en interagissant avec l'eau d'une manière qui empêche les micro-organismes de se fixer et de se peupler.

"Nous avons découvert que ces colloïdes de silice ont des propriétés remarquables, propriétés antifouling étendues, avec la capacité d'empêcher l'adsorption des protéines, et fixation et colonisation de bactéries et micro-organismes, " dit le Dr Molino.

« Ils pourraient aider à fournir une solution simple, solution économique et pratique pour produire des systèmes antifouling, potentiellement sur des dispositifs biomédicaux pour empêcher la coagulation du sang, adhérence des bactéries et infection possible, ou pour des applications industrielles.

Une partie clé du travail consistait à utiliser une imagerie et une modélisation haute résolution avancées pour percer les secrets du fonctionnement de la liaison. Ils ont utilisé la microscopie à force atomique pour produire des images de particules uniques à la surface afin de révéler la structure des couches et la façon dont elles se sont verrouillées ensemble.

Des travaux en collaboration avec le groupe du professeur Irene Yarovsky à l'Université RMIT de Melbourne ont prédit une structure étonnamment similaire à l'aide de simulations de dynamique moléculaire.

Le chef de projet, le professeur agrégé Michael Higgins, a déclaré que plutôt qu'un réseau ordonné de molécules à travers la surface, ils ont trouvé une couche d'eau instable ou mouvante. Les micro-organismes comme les bactéries ont besoin de nourriture, de l'eau et une surface stable pour grandir.

Comme les sables du désert qui bougent sans cesse et empêchent les plantes de s'enraciner, la couche d'hydratation est active ou en mouvement constant, ce qui rend l'attachement des micro-organismes beaucoup plus difficile.

« Connaître le mécanisme est important pour assurer l'efficacité du système, telles que la préservation des caractéristiques antifouling critiques lorsqu'elles sont combinées avec d'autres matériaux et lors de la création de surfaces, " dit le professeur Higgins.

"Dans le futur, nous pourrions également être en mesure de concevoir de la silice colloïdale qui imite le mécanisme antifouling pour produire une gamme plus large de systèmes adaptables à différentes situations ou environnements.

« En appliquant une approche holistique qui combine travail expérimental et modélisation théorique, nous avons pu expliquer comment les structures interfaciales au niveau moléculaire conduisent à une capacité antisalissure exceptionnelle de ces types de systèmes résistants à l'encrassement.

"Par conséquent, le développement de matériaux antifouling pour une multitude d'applications, y compris la modification des surfaces pour prévenir les infections associées aux dispositifs médicaux implantables, ou l'accumulation de couches de boue sur les navires/bateaux de plaisance, est considérablement avancé."