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Una pelle hightech come protezione per medici e militari

Si tratta di un nuovo materiale traspirante che potrebbe essere utilizzato per produrre camici per medici e infermieri, ma anche per personale militare esposto a minacce chimiche e biologiche. Eventi recenti come la pandemia Covid-19 e l’uso di armi chimiche nello scontro in Siria hanno reso sempre più evidente la quantità di rischi che personale medico e soccorritori devono affrontare durante le operazioni di routine e di emergenza. Questo ha spinto gruppi di ricerca a trovare materiali alternativi che potessero essere impiegati nella produzione di dispositivi di protezione, che fossero più performanti comparati a quelli attuali.

Una soluzione innovativa è nata dalla collaborazione tra il Lawrence Livermore National Laboratory (Llnl) e il Massachusetts Institute of Technology (Mit). Il lavoro è stato pubblicato sulla rivista Advanced Functional Materials e rappresenta il completamento del primo step del progetto Dynamic Multifunctional Materials for a Second Skin (D[MS]2), finanziato dalla Defense Threat Reduction Agency.

[bquote by=”Francesco Fornasiero” other=”Team Leader del team multi-istituzionale”]Abbiamo creato un materiale intelligente traspirante e protettivo[/bquote]

Come funziona?

Il nuovo materiale è stato ottenuto combinando con successo due fattori: una membrana porosa costituita da nanotubi di carbonio allineati e uno strato di polimero sensibile ad agenti dannosi posizionato sopra lo strato della membrana.

Ma cosa sono questi nanotubi di carbonio? Si tratta di molecole cilindriche costituite da foglietti arrotolati di atomi di carbonio (grafene). Possono essere a parete singola, con una diametro inferiore ad 1 nanometro, oppure multi-parete, ovvero composti da diversi tubi concentricamente interconnessi con diametri che raggiungono i 100 nanometri.

Applicazioni dei nanotubi di carbonio
PH: Nano Werk

Questi nanotubi hanno proprietà termiche e meccaniche uniche che li rendono interessanti per lo sviluppo di nuovi materiali. Sono, infatti, molto leggeri e chimicamente stabili, caratteristiche fondamentali per la produzione di camici per operatori sanitari. Stiamo parlando di un materiale di dimensioni piccolissime, che addirittura raggiunge un diametro 5000 volte inferiore a quello di un capello umano.

La novità risiede nel fatto che i nanotubi permettono alle molecole d’acqua di passare attraverso la membrana, bloccando invece tutti gli agenti biologici potenzialmente dannosi che non possono entrare attraversi i piccoli pori. Il team, infatti, ha dimostrato che la velocità di trasporto del vapore acqueo attraverso i nanotubi di carbonio, aumenta con la riduzione del diametro del tubo. Una caratteristica sorprendente che rende il materiale altamente selettivo nei confronti delle molecole da far passare, garantendo allo stesso tempo un’ottima permeabilità al vapore acqueo grazie alla dimensione del diametro dei nanotubi.

Pelle artificiale per creare dispositivi di protezione
PH: Advanced Functional Materials

Contrariamente agli agenti biologici, le minacce chimiche sono più piccole e difficili da schermare. È per questo che il gruppo di ricerca americano ha aggiunto una protezione costituita da uno strato polimerico, che collassa in modo reversibile a contatto con la minaccia, bloccando così temporaneamente i pori.

[bquote by=”Timothy Swager” other=”collaboratore del Massachusetts Institute of Technology”]Questo strato dinamico consente al materiale di essere “intelligente”, in quanto fornisce una protezione solo quando e dove è necessario[/bquote]

Si tratta di una nuova pelle intelligente, ad alta protezione ed elevata traspirabilità, che potrà garantire un comfort termico notevolmente migliorato per l’utente e consentirà di prolungare il tempo di usura degli ingranaggi protettivi.

È proprio questo uno degli obiettivi della Defense Threat Reduction Agency, ovvero quello di creare nuovi dispositivi di protezione individuale sia per personale medico sia per combattenti di guerra e soccorritori durante operazione prolungate in ambienti pericolosi. Il programma D[MS]2 è progettato per rispondere a questa esigenza, sostenendo lo sviluppo di nuovi materiali che si adattano autonomamente all’ambiente e massimizzano il comfort e la protezione per molte ore. Nella lotta al coronavirus, questo nuovo materiale dalle proprietà uniche potrebbe trovare impiego nella produzione di camici per medici ed infermieri per la protezione da agenti biologici.

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Giulia Nuccihttps://biomedicalcue.it
Ricercatrice presso l'Istituto Italiano di Tecnologia, classe 1993, laureata in Ingegneria Biomedica.