Uno per tutto

I valori interni e l'aspetto esterno sono due cose diverse, anche nella scienza ed ingegneria dei materiali. Può succedere che un certo materiale sia di principio per un'applicazione tecnica se non fosse per la sua superficie sfavorevole.

Gli scienziati dei materiali risolvono questo problema rivestendo il materiale. Ad esempio, per rendere la sua superficie più scivolosa o - per applicazioni sott'acqua o in campo biomedico - per evitare che una patina di alghe, proteine o batteri si formi su di esso nel corso del tempo. I polimeri che attirano l'acqua sono spesso utilizzati, ad esempio, per proteggere i metalli dalle incrostazioni. Questi strati polimerici intrappolano le molecole d'acqua e impediscono il deposito di altre molecole indesiderate.

Molti dei rivestimenti attualmente in uso non sono molto resistenti alle influenze esterne, poiché sono legati al materiale solo chimicamente attraverso un debole legame elettrostatico. Altri processi di rivestimento esistenti sono solitamente molto complessi da applicare e talvolta richiedono solventi tossici.

Legame chimico saldo con più materiali

Gli scienziati guidati da Nicholas Spencer, professore di tecnologia delle superfici, e i ricercatori dell'ETH l'ETH spin-off Susos erano quindi alla ricerca di una soluzione semplice per legare le molecole tensioattive alle superfici con un forte legame chimico, cosiddetto covalente. E in modo tale da poter rivestire con questo polimero diversi materiali, nonché dispositivi composti da più materiali diversi. "Vogliamo un polimero di rivestimento che sia versatile come un coltellino svizzero", spiega Spencer.

Gli scienziati sono riusciti a svilupparne anche una. La molecola ha una lunga "spina dorsale". Da un lato, da questa spina dorsale si dipartono catene laterali che attirano l'acqua e che proteggono dalle incrostazioni. Dall'altro, il polimero presenta due tipi di catene laterali per il legame covalente con i metalli: una per il legame con il silicio e il vetro, l'altra per il legame con gli ossidi dei cosiddetti metalli di transizione, tra cui il titanio e il ferro.

"Immergere e risciacquare

"I rivestimenti con il nostro nuovo polimero sono molto semplici. Basta immergere e risciacquare", dice Spencer. "E il rivestimento resiste anche a condizioni difficili come acidi, basi, alte concentrazioni di sale e tensioattivi".

L'ETH Susos ha presentato una domanda di brevetto per questo polimero. Gli scienziati vedono potenziali applicazioni soprattutto nella diagnostica biomedica e nella tecnologia medica, ad esempio per biosensori, impianti e futuri sistemi impiantabili di somministrazione di farmaci. Tuttavia, sono ipotizzabili anche applicazioni nel trattamento delle acque, nella navigazione e nella pesca, nonché nell'industria alimentare, ad esempio nel settore degli imballaggi.

Il "coltello tascabile" nella sua forma attuale può essere personalizzato in molti modi e consente anche ulteriori sviluppi. Ad esempio, sarebbe possibile dotare la spina dorsale molecolare del polimero di catene laterali che si legano ad altri materiali, oppure le catene laterali che prevengono il biofilm potrebbero essere sostituite da altre con altre proprietà, come dice Spencer.