Bozzoli di Seta e Olio di Moringa: La Ricetta Segreta per un PVC Super Antimicrobico!

Ciao a tutti! Oggi voglio raccontarvi di una ricerca davvero affascinante che affronta un problema serio in un modo super innovativo. Parliamo di ospedali e di quelle fastidiose infezioni batteriche che, purtroppo, rappresentano una delle principali cause di morte a livello globale. Sapete, i batteri sono furbetti: amano colonizzare ogni tipo di superficie, creando quelle che chiamiamo biofilm. E indovinate quale materiale è onnipresente negli ospedali, ma non proprio un campione nel respingere questi microbi? Esatto, il PVC (cloruro di polivinile).

Il PVC: Amico Economico, ma Non Sempre Alleato della Salute

Il PVC è ovunque: economico, resistente, riciclabile. Lo troviamo nelle carte di credito, nei tubi dell’acqua, nei profili delle finestre, nei giocattoli e, appunto, in tantissime attrezzature mediche e tende divisorie negli ospedali. Il problema? Sebbene sia super versatile, il PVC da solo non ha grandi capacità antibatteriche. Anzi, superfici come le tende per la privacy, toccate continuamente ma cambiate di rado, diventano un terreno fertile per la contaminazione incrociata. Ecco perché sviluppare lastre di PVC antimicrobiche per ambienti sanitari è diventato cruciale.

Tradizionalmente, per rendere il PVC più flessibile, si usano plastificanti come gli ftalati (DEHP, DINP). Però, negli ultimi tempi, sono emerse parecchie preoccupazioni riguardo alla loro sicurezza per la salute. Questo ha spinto la ricerca verso alternative più “verdi”.

La Svolta Verde: Olio di Moringa e Scarti della Seta

Qui entra in gioco la genialità! Diversi studi hanno esplorato l’uso di oli vegetali come plastificanti alternativi per il PVC. E tra questi, uno in particolare ha attirato la nostra attenzione: l’olio di semi di Moringa (MSO). La Moringa oleifera, conosciuta anche come “albero del rafano”, è una pianta celebrata per le sue proprietà nutritive e medicinali. È ricca di sostanze fitochimiche, acidi oleici stabili e, cosa importantissima per noi, ha dimostrate proprietà antimicrobiche.

Ma non è tutto! Abbiamo pensato: perché non combinare l’olio di Moringa con un altro materiale sorprendente e, per di più, considerato uno scarto? Parlo dei bozzoli di seta difettosi (SCW). La sericoltura, l’allevamento dei bachi da seta, produce inevitabilmente bozzoli non perfetti (danneggiati, ammuffiti, ecc.) che non possono essere usati nell’industria tessile tradizionale. Ogni anno, si generano circa 11 milioni di tonnellate di questi scarti! Eppure, questi bozzoli “difettosi” sono ricchi di fibroina e possiedono proprietà antibatteriche naturali, una sorta di scudo protettivo per la pupa al loro interno. Un vero tesoro nascosto!

L’idea, quindi, è stata quella di creare un nuovo materiale “super”: un composito polimerico mescolando PVC e scarti di bozzoli di seta trattati (in rapporto 50:50), usando l’olio di Moringa come plastificante ecologico e agente antimicrobico, al posto dei dannosi ftalati. L’obiettivo? Creare film con proprietà antimicrobiche superiori, perfetti per essere usati, ad esempio, come tende ospedaliere per controllare le infezioni.

Come Abbiamo Creato il Nostro Super-Composito

Il processo, in parole semplici, è stato questo:

• Abbiamo preso i bozzoli di seta difettosi e li abbiamo trattati per estrarre la fibroina, utilizzando metodi standard (come la sgommatura con carbonato di sodio e la dissoluzione in bromuro di litio).
• Abbiamo mescolato questa seta trattata (SCW) con polvere di PVC in parti uguali (50:50). Per aiutarli a “legare” meglio, abbiamo usato un piccolo aiuto da un liquido ionico.
• A questa miscela base PVC/SCW, abbiamo aggiunto diverse percentuali di olio di semi di Moringa (1%, 2% e 3%), mescolando bene per ottenere una soluzione omogenea.
• Infine, abbiamo versato queste soluzioni in piastre Petri e lasciato evaporare il solvente, ottenendo dei film sottili (spessore circa 1.2 mm) che abbiamo poi asciugato.

A questo punto, eravamo pronti per mettere alla prova i nostri nuovi materiali!

Cosa Abbiamo Scoperto: I Risultati dei Test

Abbiamo sottoposto i nostri compositi a una serie di analisi per capirne le caratteristiche. Ecco i punti salienti:

Uno Sguardo da Vicino (SEM): Le immagini al microscopio elettronico a scansione (SEM) ci hanno mostrato come erano strutturati i materiali. Il film PVC/SCW senza olio appariva un po’ irregolare, con strati distinti e qualche vuoto. Ma aggiungendo l’olio di Moringa, specialmente al 2%, la struttura diventava molto più omogenea, i vuoti si chiudevano e le due fasi (PVC e seta) sembravano mescolarsi molto meglio. Questo suggerisce che l’olio non agisce solo da plastificante, ma anche da “compatibilizzatore”, aiutando i componenti a legare. Con il 3% di olio, però, iniziavamo a vedere segni di separazione, come se l’olio fosse troppo.

Impronte Chimiche (FTIR): L’analisi spettroscopica (FTIR) ha confermato che avevamo effettivamente creato un composito, mostrando i segnali caratteristici sia del PVC sia delle proteine della seta (le amidi). L’aggiunta di olio di Moringa modificava l’intensità di alcuni picchi, raggiungendo un massimo al 2% di MSO, confermando ulteriormente l’idea di una migliore interazione a questa concentrazione.

Amico o Nemico dell’Acqua? (Angolo di Contatto): Abbiamo misurato l’angolo di contatto con l’acqua (WCA) per capire quanto fosse idrofila o idrofoba la superficie. Il PVC puro ha un certo angolo. Aggiungendo la seta (PVC/SCW), l’angolo diminuiva leggermente, forse a causa della maggiore rugosità. Aggiungendo l’olio di Moringa all’1% e al 2%, l’angolo diminuiva ancora (la superficie diventava più “amica” dell’acqua, più idrofila), raggiungendo il minimo con il 2% di MSO. Questo potrebbe essere dovuto ai composti polari presenti nell’olio. Sorprendentemente, con il 3% di MSO, l’angolo aumentava di nuovo, diventando persino più alto del PVC puro. Forse troppo olio inizia a “rompere” la struttura del film in modo diverso. È interessante notare che, sebbene una superficie più idrofila possa teoricamente favorire l’adesione batterica iniziale, i nostri film hanno mostrato un’ottima attività antimicrobica, indicando che altri fattori (come il rilascio di composti attivi dall’olio) sono predominanti.

Resistenza al Calore (TGA): L’analisi termogravimetrica (TGA) ci dice come il materiale si degrada con il calore. Il PVC da solo si decompone in due fasi principali. Aggiungendo la seta (PVC/SCW), la stabilità termica diminuiva leggermente, probabilmente per una non perfetta compatibilità tra i due componenti. Ma, ancora una volta, il campione con il 2% di olio di Moringa (PVC/SCW/MSO2%) ha mostrato una migliore stabilità termica rispetto al composito senza olio, degradandosi a temperature leggermente più alte e lasciando un residuo maggiore. Questo conferma che il 2% di MSO migliora l’interazione tra PVC e seta. Con il 3% di MSO, la stabilità tornava a diminuire, forse perché l’eccesso di olio rende la matrice più “morbida” e suscettibile alla degradazione.

Proprietà Elettriche: Abbiamo misurato come i materiali rispondevano a un campo elettrico. L’aggiunta sia della seta sia dell’olio di Moringa aumentava la permittività e le perdite dielettriche, soprattutto a basse frequenze. Questo è logico, dato che sia la seta (proteica) sia l’olio contengono gruppi polari. La conducibilità elettrica (σdc) aumentava con l’aumentare del contenuto di MSO. I valori ottenuti (nell’ordine di 10⁻¹⁰ S/cm) sono interessanti perché rientrano nel range richiesto per applicazioni antistatiche (10⁻⁹–10⁻¹⁴ S/cm), un altro potenziale vantaggio!

Forza e Flessibilità (Proprietà Meccaniche): Come ci si aspetta da un plastificante, l’aggiunta di olio di Moringa ha reso i film più flessibili (aumento dell’allungamento a rottura, E%) ma ha leggermente diminuito la resistenza alla trazione (T). Questo è un classico compromesso. Tuttavia, l’effetto era ottimale con il 2% di MSO, che forniva un buon equilibrio tra maggiore flessibilità e mantenimento di una resistenza adeguata (i valori erano comunque idonei per applicazioni come tende leggere, che richiedono tipicamente 10-25 MPa). Con il 3% di MSO, la resistenza diminuiva ulteriormente senza un significativo aumento della flessibilità rispetto al 2%.

La Prova del Nove: L’Attività Antimicrobica!
E veniamo al dunque: i nostri compositi combattono i microbi? Assolutamente sì! Abbiamo testato i film contro tre “cattivi” comuni negli ospedali:

• Staphylococcus aureus (un batterio Gram-positivo, inclusa la sua versione resistente MRSA)
• Escherichia coli (un batterio Gram-negativo)
• Candida albicans (un fungo patogeno, o lievito)

Già il film PVC/SCW (senza olio) mostrava una certa attività antimicrobica, grazie alle proteine e ad altri composti presenti naturalmente nei bozzoli di seta (come seroine, inibitori di proteasi, acidi organici, flavonoidi). Ma l’aggiunta di olio di Moringa ha dato una spinta incredibile a questa attività! L’efficacia contro tutti e tre i microrganismi aumentava all’aumentare della percentuale di olio. Questo perché l’olio di Moringa è ricco di composti bioattivi (acido oleico, flavonoidi, isotiocianato di benzile) che possono danneggiare le membrane cellulari di batteri e funghi, portandoli alla morte. Inoltre, l’olio potrebbe rendere la superficie meno ospitale per l’adesione microbica e la formazione di biofilm.

Conclusioni: Una Scommessa Vinta per Ospedali più Sicuri

Questa ricerca è entusiasmante! Siamo riusciti a preparare nuovi film di PVC antimicrobici combinando un materiale plastico comune con uno scarto della sericoltura (i bozzoli difettosi) e un plastificante naturale e antimicrobico (l’olio di semi di Moringa).

I risultati mostrano chiaramente che l’aggiunta di olio di Moringa, specialmente alla concentrazione del 2%, migliora l’omogeneità, la stabilità termica (rispetto al composito senza olio) e le proprietà meccaniche (equilibrio tra forza e flessibilità) del composito PVC/SCW. Ma soprattutto, potenzia enormemente l’attività antimicrobica contro batteri Gram-positivi, Gram-negativi e funghi.

Questi nuovi compositi, in particolare la formulazione PVC/SCW/MSO 2%, si candidano come materiali promettenti per applicazioni ospedaliere, come tende divisorie o rivestimenti di superfici, contribuendo a ridurre il rischio di infezioni. È un fantastico esempio di come, combinando scienza dei materiali, biotecnologia e un approccio sostenibile (usando scarti e risorse naturali), possiamo trovare soluzioni innovative a problemi concreti e importanti per la nostra salute. Non è incredibile?

Fonte: Springer