Le nanoparticelle danno origine a un colore

OneForAll/iStock

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Un team di ricercatori in Cina ha creato un materiale che cambia colore che, se posizionato sul coperchio di una fiala di vaccino, può monitorare il cambiamento di temperatura e il suo effetto sul vaccino.

Oltre ai vaccini, molti prodotti alimentari e medicinali richiedono una certa temperatura per rimanere utilizzabili. Il nuovo materiale può aiutarci a verificare la sicurezza e l'usabilità di tutti questi prodotti.

Ad esempio, immagina che in una calda giornata estiva un camion refrigerato consegni vaccini anti-COVID da una struttura remota agli ospedali e alle cliniche nel centro della città. Il sistema di raffreddamento del camion smette di funzionare per alcune ore durante il viaggio senza preavviso, per poi riavviarsi automaticamente.

Ora, se i coperchi delle fiale del vaccino hanno il materiale proposto che cambia colore, il colore di quei coperchi cambierà nel caso in cui la qualità e la sicurezza del vaccino siano compromesse. Altrimenti nessuno, compresi i medici, verrebbe mai a conoscenza del cambiamento nella qualità del vaccino.

Alcune opzioni, come i sensori elettronici wireless e i coloranti, possono già monitorare la temperatura degli alimenti e dei medicinali. Tuttavia, queste soluzioni esistenti presentano diverse limitazioni.

Ad esempio, articoli come i vaccini vengono conservati a temperature gelide: le tonalità dei coloranti tradizionali svaniscono e i sensori wireless richiedono una manutenzione continua in tali condizioni.

Inoltre, se ogni prodotto fosse dotato di un sensore wireless, questo probabilmente darebbe origine a milioni di tonnellate di rifiuti elettronici aggiuntivi ogni anno. Per superare tali limitazioni, i ricercatori hanno utilizzato i colori strutturali per il loro studio.

È possibile aggiungere colore a un oggetto utilizzando materiali a base di pigmenti come coloranti o colori strutturali che impiegano nanoparticelle incolori per modificare il modo in cui una superficie riflette la luce. Recentemente, gli scienziati dell'Università della Florida Centrale hanno creato la vernice più leggera al mondo basata su colori strutturali.

Quando la luce cade su un oggetto rivestito con colori strutturali, la disposizione delle nanoparticelle sulla superficie dell'oggetto fa piegare la luce a determinati angoli e, alla fine, decide la lunghezza d'onda della luce riflessa.

Quindi, ad esempio, se gli scienziati vogliono che un oggetto appaia rosso, disporranno le nanoparticelle in modo che l’oggetto rifletta la luce con una lunghezza d’onda di colore rosso. Gli autori dello studio attuale hanno utilizzato colori strutturali per creare un materiale autodistruttibile, che cambia colore e indica la temperatura.

Adattato da ACS Nano 2023

Il materiale che cambia colore comprende due componenti; nanoparticelle di biossido di silicio rivestite di glicerolo e una soluzione realizzata mescolando glicole etilenico, acqua e glicole polietilenico. Le particelle di SiO2 potevano riflettere luci di colore rosso e verde brillante, mentre la soluzione era sensibile a diversi punti di fusione.

Hanno combinato i due componenti e creato un materiale in grado di monitorare i cambiamenti di temperatura compresi tra -70°C e 37,2°C (da -94°F a 99°F). Hanno testato il materiale posizionandoli sul coperchio di una fiala.

Quando la fiala veniva conservata in un ambiente gelido, il materiale sul coperchio era di colore verde. Tuttavia, quando è stato spostato in un clima caldo, i microcristalli nel materiale si sono sfaldati mentre il componente della soluzione subiva la fusione. Dopo qualche tempo, il materiale è diventato incolore, indicando che la temperatura ha superato i livelli consigliati.

I ricercatori notano: "Questi sistemi erano molto sensibili e indicavano con successo quando i materiali diventavano troppo caldi". Attualmente, il lavoro di ricerca è solo una prova di concetto, ma credono che il loro approccio potrebbe emergere come un modo promettente per mantenere la qualità dei beni nelle catene di approvvigionamento del freddo in futuro.

Lo studio è pubblicato sulla rivista ACS Nano.