Îngrijorați de problemele legate de evoluția crescătoare a cantității de alimente risipite, cercetătorii de la Universitatea Tufts (Boston , Massachusetts, SUA) au salutat rezultatele obținute prin utilizarea unor ambalaje comestibile pe bază de fibroină de mătase, văzute ca o posibilă soluție.
Într-un articol publicat în Applied Physics Reviews, cercetătorii de la Universitatea Tufts au subliniat modul în care proprietățile „unice și versatile” ale mătăsii prezintă multe posibilități pentru tehnologiile viitoare din lanțul de aprovizionare cu alimente, atât pentru îmbunătățirea recoltelor, cât și ca acoperire de protecție a alimentelor.
Mătasea a ajuns recent în prim-planul cercetării în domeniul sustenabilității. Ea este fabricată în mod natural și poate fi reprocesată din îmbrăcămintea reciclată sau aruncată, precum și din alte produse textile.
„Candidatul” ideal
Fibroina de mătase este un „candidat ideal” ca metodă de a păstra prospețimea culturilor, de a minimiza pierderile de alimente și de a asigura o utilizare în siguranță a alimentelor, a spus autoarea studiului Giulia Guidetti. Odată aplicat ca acoperire, este comestibil, fără gust, inodor, transparent, biodegradabil și are „proprietăți mecanice remarcabile”, precum și o permeabilitate scăzută la oxigen și vaporii de apă.
„Continuăm să îmbunătățim integrarea între diferite discipline”, a continuat ea. „De exemplu, putem folosi mătasea ca dispozitiv biomedical pentru livrarea medicamentelor, dar putem include și un răspuns optic în același dispozitiv.“
Într-un studiu din 2016 al Universității Tufts, fibroina de mătase a fost aplicată ca acoperire comestibilă pe căpșuni și banane prin scufundarea fructelor într-o suspensie de fibroină de mătase. Acoperirile au reușit să prelungească durata de valabilitate a ambelor tipuri de fructe, scăzând rata de respirație, pierderea în greutate, difuzia vaporilor de apă și a oxigenului, păstrând fermitatea și culoarea fructelor și întârziind coacerea bananelor în comparație cu martorul neacoperit, pentru 14 și 9 zile de depozitare, pentru căpșuni și, respectiv, banane.
Utilizarea mătăsii a fost, de asemenea, investigată ca produs pentru îmbunătățirea recoltei. În acest context, fibroina de mătase a fost folosită în combinație cu un aditiv de zahăr – trehaloza- pentru a dezvolta o acoperire a semințelor care a stimulat germinarea semințelor și a atenuat factorii de stres abiotici prin încapsularea, conservarea și eliberarea biofertilizatorilor în sol.
Cu toate acestea, câteva provocări rămân nerezolvate și împiedică parțial utilizarea mătăsii ca material omniprezent, atât la scară de laborator, cât și la nivel industrial, au avertizat cercetătorii.
Mătasea este versatilă și adesea superioară materialelor considerate tradiționale în ambalare, deoarece poate fi ușor modificată chimic și reglată pentru anumite proprietăți sau asamblată într-o formă specifică, în funcție de utilizarea sa finală. Cu toate acestea, controlul și optimizarea acestor aspecte depinde de înțelegerea originii materialului.
Asamblarea de jos în sus a mătăsii de către viermi de mătase a fost studiată de mult timp, dar încă lipsește o imagine completă a construcției acesteia. Echipa a subliniat importanța înțelegerii acestor procese, deoarece le-ar putea permite să fabrice materialul mai eficient și cu mai mult control asupra funcției finale.
„O mare provocare este că natura este foarte bună să facă lucruri, cum ar fi să facă mătase, dar acoperă un spațiu enorm de parametri dimensionali”, a spus unul dintre co-autorii studiului Fiorenzo Omenetto. „Pentru dezvoltarea unei astfel de tehnologii, vrem să facem ceva cu repetabilitate, ceea ce presupune a fi în măsură să controlăm un proces care are variabilitate inerentă și care a fost perfecționat de mii de ani.“
Ca și în cazul tuturor materialelor naturale, fibroina de mătase depinde de factorii de mediu. Acest lucru va necesita dezvoltarea de „abordări de producție la scară largă dedicate, monitorizate și automatizate pentru a atenua variabilitatea de la un lot la altul, precum și influența contaminanților externi și a mediului”, a explicat Guidetti.
Tehnicile de inginerie genetică ar putea ajuta la obținerea unor randamente mai mari în producția de proteine, a adăugat ea, conducând în cele din urmă la proteine de mătase cu noi capacități și, în viitor, la produse mai competitive din punct de vedere economic.
„Editarea genomului, într-adevăr, ar putea permite dezvoltarea dispozitivelor pe bază de mătase, cu proprietăți fizico-chimice fin reglate, împreună cu funcționalități avansate”, a scris Guidetti, „în timp ce extinde capacitatea de producție ca urmare a unui control robust asupra secvenței genomice, a mărimii proteinei, și omogenitate, precum și a ratei de degradare, generând astfel de materiale sensibile.“
