Nanofibre “termiche” per monitorare la temperatura di alimenti e farmaci

Mantenere costanti le basse temperature e rilevare possibili interruzioni della catena del freddo sono operazioni essenziali nel settore alimentare e farmaceutico.

I ricercatori dell’Università di Pisa e dell’Istituto nanoscienze del Cnr hanno sviluppato dei nuovi nanomateriali con proprietà termiche che possono essere programmate usando la luce.

Un risultato che aiuterebbe a progettare etichette intelligenti per il monitoraggio della temperatura di alimenti, farmaci e vaccini.

Nanofibre polimeriche

Le nanofibre polimeriche sono filamenti sottilissimi, dal diametro inferiore a 100 nanometri.

Si tratta di strutture molto flessibili, prodotte sotto forma di un intreccio disordinato cioè con una struttura di tessuto non tessuto.

“Le nanofibre polimeriche hanno proprietà termiche e sono programmabili per via ottica, ovvero è possibile con un semplice irraggiamento di luce ultravioletta impostare a quale temperatura le nanofibre iniziano a cambiare struttura”, dice Dario Pisignano docente del Dipartimento di Fisica dell’Università di Pisa.

“Le superfici ricoperte di nanofibre sono normalmente opache , ma se le nanofibre vengono portate al di sopra della temperatura programmata la loro struttura filiforme si scioglie, e le superfici diventano trasparenti.

Sfruttando questo meccanismo abbiamo realizzato un sensore di facile lettura in cui appare una scritta leggibile a segnalare che è stata superata una determinata temperatura e che il prodotto su cui è applicato è mal conservato”, aggiunge Luana Persano ricercatrice del laboratorio NEST di Cnr-Nano.

“La grande versatilità degli ambiti di applicazione, calibrando la risposta del dispositivo al prodotto di cui si vuole monitorare la storia termica, consente di variarne le temperature di transizioni in modo molto preciso”, conclude il Professore Dario Pisignano.

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Conservazione dei prodotti e costi

Questa tecnologia potrebbe dimostrarsi vincente per monitorare la conservazione di prodotti deperibili, medicinali o alimentari.

Segnalando interruzioni della catena del freddo o esposizioni a temperature inappropriate.

Per questi motivi, è essenziale avere a disposizione dei dispositivi efficaci, a basso costo e accessibili a tutti, che possano indicare con chiarezza quando un prodotto, nel corso dei processi di trasporto e conservazione, è andato incontro a temperature troppo elevate.

“I prototipi che abbiamo realizzato con le nanofibre programmabili otticamente sono economici, flessibili e leggeri, compatibili con tecniche di incapsulamento.

Inoltre le nanofibre si ottengono da una tecnologia, l’elettrofilatura, già scalabile e con costi di produzione molto bassi“, sottolineano i ricercatori.

Nanofibre “termiche”: l’elettrofilatura

L’elettrofilatura è un processo produttivo che consente di ottenere filamenti continui di materiale sintetico dal diametro straordinariamente piccolo.

Si basa sull’azione di campi elettrici ad alta tensione che consentono di produrre nanostrutture.

L’elettrofilatura è applicabile ai materiali polimerici che possono essere portati:

• ad uno stato fluido di elevata viscosità (grandezza fisica che misura la resistenza di un fluido allo scorrimento) attraverso la fusione (fase che trasforma un solido in un liquido), ottenuta con il calore.
• A una dissoluzione in opportuni solventi, liquidi che sciolgono un composto solido, liquido o gassoso dando luogo a una soluzione.