Yeni Çift Etkili Kaplama Kontaminasyonların Önüne Geçiyor

Açık alanlardan marketlerde ürün sergilerine yolculukları sırasında, taze sebzeler ve meyveler bazen mikroorganizmalar tarafından kirlenebilir. Bu maddeler daha sonra diğer ürünleri bozabilir, kontaminasyonu daha da yayabilir ve gıda kaynaklı hastalıklara neden olabilir.  İşte yeni tasarlanan kaplama bunun önüne geçmeyi hedefliyor.

Taze ürünler arasındaki çapraz kontaminasyonu önlemek için, Texas A&M Üniversitesi’ndeki araştırmacılar, konveyör bantları, silindirler ve toplama kovaları gibi gıda ile temas eden yüzeylere uygulanabilen bir kaplama oluşturdular. Mikrop öldürücü etkisinin olmasının yanı sıra kaplama, son derece su itici olacak şekilde tasarlandı. Araştırmacılar, susuz, bakterilerin yüzeylere tutunamayacağını ve çoğalamayacağını, böylece bir parça üründen diğerine kirlenmeyi büyük ölçüde engelleyemeyeceğini söylediler.



Buluşta Türk Mühendis İmzası

Artie McFerrin Kimya Mühendisliği Bölümü’nde doçent olan Mustafa Akbulut, “Kontamine çiğ gıdaların tüketilmesi, yüzlerce insanın her yıl hastalanmasına neden oluyor ve bu nedenle gıda kontaminasyonu sadece büyük bir sağlık sorunu değil, aynı zamanda önemli bir ekonomik yüktür.” Dedi ve “Çalışmamızda, bakterileri hem itebilen hem de öldürebilen yeni çift fonksiyonlu kaplamamızın bakteriyel yayılımı büyük ölçüde azaltarak çapraz kontaminasyonu önleyebileceğini gösteriyoruz.” şeklinde açıkladı.

Çalışmanın sonuçları ACS Applied Materials & Interfaces dergisinin Şubat sayısında yayınlandı.

Gıda kaynaklı hastalıklara, birden fazla virüs ve bakteri suşu içeren bir dizi patojen neden olabilir. Hasattan sonra herhangi bir enfeksiyonu gidermek için, taze ürünler genellikle yıkanır ve daha sonra hidrojen peroksit veya asetik asit gibi güçlü antimikrobiyallerde sanitize edile bilirler.

Bununla birlikte, bakteriler meyve ve sebzelerin kabukları üzerinde ulaşılması zor yerlerde saklanmayı başarırlarsa zarar görmekten kaçabilirler ve yaşayabilirler. Ayrıca, bakteri sayısı yeterince büyükse, onları dezenfektanların etkisinden daha fazla koruyan biyofilm adı verilen koruyucu kılıflar oluşturabilirler.


Patojenler Yayılıyor

Mikrobiyal olarak kirlenmiş ürünler, diğer gıda maddelerine dokunarak ya da dolaylı olarak gıda ile temas eden yüzeyler yoluyla patojenleri yayabilir. Şu anda, bakterileri uzaklaştırmak için antimikrobiyal yüzey kaplamalarından zehirli polimer yüzeylere kadar dolaylı ya da çapraz bulaşmaları önlemenin birkaç yolu vardır. Ancak araştırmacılar, bu yaklaşımların, başlangıçta verimli olmalarına rağmen, çeşitli nedenlerle zaman içinde etkilerini kaybedebilecekleri konusunda hem fikirler.

Mevcut teknolojilerin önündeki engelleri aşmak için Akbulut ve ekibi, aynı zamanda son derece hidrofobik olan antimikrobiyal bir yüzey kaplaması oluşturdular. Kaplamanın su itici özelliğinin, gıda ile temas eden yüzeylerin antiseptik etkilerini daha uzun süre korumasına yardımcı olabileceğini belirtmekteler.

Akbulut, “Çoğu bakteri yalnızca sulu bir ortamda hayatta kalabilir” diyor. Su tutmayan yüzeylerde süperhidrofobik bir yapı bakterilerin çoğunun uzaklaşmasına neden oluyor. Etrafta daha az bakteri olduğunda ise bulaşma tabii ki daha az oluyor.


Yumurtanın anti bakteriyel maddesi ile silikanın  bileşimi

Akbulut ve ekibi, çift işlevli kaplamalarını yapmak için gıda endüstrisinde temas yüzeyleri için yaygın olarak kullanılan bir metal olan alüminyum levha ile başladı. Metal yüzeyine kimyasal olarak yüksek ısı kullanarak silika adı verilen bir bileşiğin ince bir tabakasını eklediler. Daha sonra, bu katmana bir substrat olarak, gözyaşlarında ve yumurta akında bulunan lizozim adı verilen ve doğal olarak oluşan mikrop öldürücü protein karışımı eklediler.

Birlikte, silika-lizozim tabakasına bağlanan silika-alüminyum tabakası, mikroskopik ölçeklerde bakıldığında kaba bir dokuya sahip bir kaplama oldu. Araştırmacılar, bu submikroskopik pürüzlülüğün veya kaplamadaki küçük yumruların ve yarıkların süperhidrofobikliğin anahtarı olduğunu belirlediler.

Kaplamanın pürüzlülüğü ile hidrofobikliği arasındaki ilişkiyi tespid eden araştırmacılar Salmonella typhimurium ve Listeria innocua’nın büyümesini engellemede etkili olup olmadığını test ettiler. Bakteri sayısının çıplak yüzeylerden% 99.99 oranında azaltıldığını   bulmuşlardır.


Virüslerde de Etkili mi

Bakterilerin yayılmasını önlemede kaplamalarının yüksek etkinliğine rağmen, araştırmacılar, kaplamanın viral çapraz kontaminasyonu azaltmak için eşit derecede iyi çalışıp çalışmadığını belirlemek için daha fazla araştırmaya ihtiyaç olduğunu söyledi. Diğer kaplamalardan daha uzun ömürlü olmalarına rağmen, kaplamalarının da belirli bir kullanımdan sonra tekrar uygulanması gerektiğini belirtmişlerdir. Böylece bir sonraki adım olarak Akbulut ve ekibi daha kalıcı, çift işlevli kaplamalar geliştirmek için çalışıyorlar.

Akbulut, “Hedefimiz, her türlü patojenin yapışmasını ve çoğalmasını önleyebilecek akıllı yüzeyler yaratmaktır.” Dedi ve şöyle devam etti: “Bu bağlamda, bakterilerin yüzeylerde birikmesini önleyebilecek yüzey kaplamaları geliştirdik, bu da çapraz kontaminasyonun ana nedenlerinden biri. Şimdi buluşumuzu tezgahtan uygulamaya götürmek için tarım araştırmacıları ile birlikte çalışıyoruz.”

Güneşin Peşinden Gidin! O sizi ısıtacaktır…

Dergi referansı:

Shuhao Liu, Jeremy Zheng, Li Hao, Yagmur Yegin, Michael Bae, Beril Ulugun, Thomas Matthew Taylor, Ethan A. Scholar, Luis Cisneros-Zevallos, Jun Kyun Oh, Mustafa Akbulut. Dual-Functional, Superhydrophobic Coatings with Bacterial Anticontact and Antimicrobial CharacteristicsACS Applied Materials & Interfaces, 2020; DOI: 10.1021/acsami.9b18928

Kaynak: ScienceDaily.com