Gâter les aliments, le vin aigre et l'aggravation des plaies ont un coupable commun :un processus appelé oxydation. Bien que les effets néfastes de ces réactions chimiques puissent être réduits par les antioxydants, créer une plate-forme solide capable de fournir une activité antioxydante prolongée est un défi permanent.

Des chercheurs de la Texas A&M University pourraient avoir résolu ce problème avec leurs nouveaux tapis antioxydants. Fabriqué à partir d'un réseau entrelacé de brins ultra-fins d'un polymère et d'un antioxydant présent dans le vin rouge, les chercheurs ont dit que ces tapis sont solides, stable et capable de fournir une activité antioxydante pendant des périodes de temps prolongées.

"Notre innovation est que nous avons affiné les étapes nécessaires pour tourner sans défaut, des fibres ultra-microscopiques pour la fabrication de tapis antioxydants performants, " dit Adwait Gaikwad, un étudiant diplômé du laboratoire du professeur Svetlana Sukhishvili au Collège d'ingénierie et un auteur principal de l'étude. « Chaque fibre est liée de manière intermoléculaire à plusieurs molécules antioxydantes, et donc le tapis final, qui est fait de millions et de millions de telles fibres, a une fonctionnalité antioxydante améliorée."

Une description de leur étude a été publiée dans le numéro de février de la revue Matériaux et interfaces appliqués ACS .

Bien que l'oxydation soit un phénomène naturel courant, cette réaction chimique peut être préjudiciable si elle n'est pas contrôlée. Par exemple, dans les boissons alcoolisées, trop d'oxydation conduit à la formation d'acétaldéhyde à partir d'alcool, altérer le goût de la boisson, couleur et arôme. Dans le corps, le stress oxydatif provoque une accumulation de radicaux libres qui peuvent endommager les cellules saines et les tissus corporels.

Cependant, les réactions oxydatives peuvent être contrôlées par l'action des antioxydants. Ces composés se combinent facilement avec l'oxygène ambiant ou donnent des électrons pour neutraliser les radicaux chargés. Parmi les nombreux antioxydants, une molécule présente dans le vin rouge appelée acide tannique est particulièrement intéressante car elle est également antibactérienne et antivirale. Les chercheurs ont déclaré que ces propriétés remarquables sont dues à la présence de groupements d'atomes appelés polyphénols au sein de la structure moléculaire de l'acide tannique.

« Les polyphénols sont des composés organiques naturels qui sont également connus pour leurs propriétés antioxydantes, " dit Hanna Hlushko, également un étudiant diplômé du laboratoire de Sukhishvili et un auteur principal de l'étude. "Il s'avère que l'acide tannique regorge de ces motifs polyphénoliques, qui en font un partenaire de liaison efficace pour de nombreuses molécules et un grand piégeur de radicaux libres."

Dans les études antérieures, les antioxydants ont été mélangés dans des tapis synthétiques. Mettre tout simplement, dans cette technique, les tapis sont fabriqués en mélangeant d'abord un polymère et des antioxydants, puis en les aplatissant en une feuille. Mais les chercheurs ont déclaré que ces tapis ont une fonctionnalité inférieure car la surface pour l'activité antioxydante est limitée.

Et donc, augmenter la surface d'activité antioxydante, ils ont créé un maillage antioxydant composé de fibres ultrafines de polymère et d'acide tannique. Ainsi, chaque brin de ce tapis en forme de maille pourrait contribuer à l'activité antioxydante. Par ailleurs, contrairement à la technique de mélange précédente, ils ont choisi un polymère capable de retenir les molécules d'acide tannique en créant des liaisons hydrogène, augmentant ainsi la résistance globale du tapis final.

Pour fabriquer ces fibres, les chercheurs ont rempli une seringue d'acide tannique, un polymère appelé polyvinylpyrrolidone et une combinaison de solvants. Puis, pendant qu'ils pressaient la solution mixte polymère-antioxydant hors de la seringue, ils ont appliqué une tension de 16 kilovolts entre la pointe de la seringue et un collecteur à tambour tournant situé à une courte distance. Cette tension extrêmement élevée a entraîné le polymère en nanofibres lors de son déplacement de la seringue au tambour de collecte. A la fin du processus de filage, ils avaient un entrelacé, tapis de nanofibres.

Lorsque les chercheurs ont examiné ces tapis au microscope électronique à haute puissance, ils ont constaté que les nanofibres étaient sans défaut pouvant compromettre les propriétés mécaniques du tapis. Aussi, ils ont montré que ces tapis sont stables au pH de l'eau et peuvent fournir une activité antioxydante soutenue en libérant de l'acide tannique en continu pendant environ 20 jours.

Ils ont également noté que les liaisons hydrogène entre la polyvinylpyrrolidone et l'acide tannique augmentaient la résistance de leurs tapis jusqu'à 10 fois plus que les tapis filés à partir de fibres de polyvinylpyrrolidone seules. Ainsi, la conception en nanofibres a rendu les tapis résistants mécaniquement tout en leur donnant une flexibilité semblable à celle d'un tissu pour s'enrouler autour des objets.

« Nous avons créé des tapis antioxydants à haute surface, des propriétés mécaniques robustes et la capacité de fournir une protection antioxydante à long terme, " dit Gaikwad. " Aussi, la libération d'acide tannique est à la demande - les liaisons hydrogène retiennent les antioxydants dans le matériau jusqu'à ce qu'il y ait un stimulus externe, comme le pH. Ces propriétés rendent nos tapis adaptés à diverses applications, des bandages pour la cicatrisation des plaies aux revêtements intérieurs des récipients pour le stockage des aliments."