Ricercatori canadesi hanno scoperto di poter utilizzare gli ultrasuoni per far aderire con particolare forza alla pelle i cerotti in idrogel. Il professore dell’ETH Outi Supponen ha ora chiarito il meccanismo sottostante: Nell’adesivo tra il cerotto e la pelle si formano delle bolle implodenti che ancorano il cerotto alla pelle.
I cerotti in idrogel sono oggi spesso utilizzati per la cura delle ferite o per fissare alla pelle dispositivi elettronici indossabili. Tuttavia, questi cerotti non aderiscono molto bene alla pelle, soprattutto se bagnata.
Tuttavia, i ricercatori canadesi guidati da Jianyu Li della McGill University hanno scoperto che gli ultrasuoni possono essere utilizzati per far aderire tali cerotti alla pelle in modo molto forte e prolungato. Inoltre, i ricercatori possono utilizzare diverse intensità di ultrasuoni per regolare con precisione la forza con cui i cerotti di idrogel aderiscono alla pelle e ad altri tessuti.
Nei test sulla pelle di maiale, i cerotti applicati con gli ultrasuoni hanno aderito fino a 100 volte di più rispetto a quelli non trattati con gli ultrasuoni. Anche sulla pelle di topi vivi, i ricercatori hanno ottenuto un’adesione dieci volte più forte.
Tuttavia, il motivo per cui il trattamento a ultrasuoni ha contribuito a ottenere un’adesione così forte era un mistero per i ricercatori canadesi, che Outi Supponen, professore di dinamica dei fluidi multifase al Politecnico di Zurigo, e la sua ricercatrice post-dottorato Claire Bourquard hanno parzialmente risolto. Lo studio corrispondente dei due gruppi di ricerca è stato appena pubblicato sulla rivista Science.
La cavitazione fa aderire meglio gli intonaci
Il motivo della forte adesione dei cerotti in gel è che gli ultrasuoni creano speciali bolle nell’adesivo sul lato inferiore dell’idrogel, le cosiddette bolle di cavitazione. Maggiore è l’intensità degli ultrasuoni, maggiore è la quantità e la dimensione delle bolle create. Tuttavia, questi crollano immediatamente di nuovo. Nel giro di pochi millisecondi, ciascuna delle bolle si deforma in un mini-getto che punta verso la superficie della pelle e che, come un martello pneumatico, spinge i componenti molecolari dell’adesivo nell’epidermide. In questo modo l’intonaco viene fortemente ancorato. "Il principio di questa forte adesione è la cavitazione, un processo puramente meccanico", spiega Supponen.
La cavitazione è la formazione e il collasso di bolle piene di vapore nei liquidi. Quando le bolle implodono, vengono rilasciate grandi quantità di energia. La cavitazione si verifica, ad esempio, su oggetti che si muovono molto rapidamente nei liquidi, come le eliche delle navi o le turbine delle centrali idroelettriche. L’energia rilasciata quando le bolle collassano può danneggiare gravemente questi oggetti. Il verificarsi della cavitazione in queste applicazioni deve quindi essere assolutamente evitato.
"Se impariamo a usare l’energia di cavitazione in modo controllato, possiamo usarla anche noi", dice Supponen. Far aderire i cerotti idrogel con gli ultrasuoni è innocuo, come hanno dimostrato gli esperimenti sui ratti. "La cavitazione dell’adesivo innescata dalle onde sonore non ha causato alcun danno alla pelle degli animali".
La "tecnica adesiva" a ultrasuoni potrebbe essere utilizzata, tra l’altro, per i cerotti che veicolano attraverso la pelle sostanze attive come vaccini, farmaci antitumorali o insulina.
Riferimento alla letteratura
Ma Z, Bourquard C, Gao Q, et al. Controlled tough bioadhesion mediated by ultrasound, Science, 2022. Science, 11 Aug 2022, Vol 377, Issue 6607, pp. 751’755 , DOI: pagina esterna 10.1126/science.abn8699
