Wykonana przez doktorantkę Akademii Górniczo-Hutniczej w Krakowie kurczliwa membrana ze skrobi kukurydzianej może być wykorzystana w przemyśle spożywczym jako opakowanie oraz w medycynie jako opatrunek.
Okazuje się, że powszechnie stosowana skrobia może być wykorzystywana nie tylko w przemyśle farmaceutycznym (np. jako wypełniacz leków i produktów farmaceutycznych), kosmetycznym (w produkcji talku, pudru, suchego szamponu do włosów) czy włókienniczym (do usztywniania tkanin). Jeszcze inne możliwości tego organicznego związku chemicznego sprawdza mgr inż. Ewa Sroczyk, doktorantka na Wydziale Inżynierii Metali i Informatyki Przemysłowej Akademii Górniczo-Hutniczej w Krakowie, która skrobi kukurydzianej użyła do wykonania kurczliwej membrany.
Aby otrzymać pożądany produkt mieszaninę skrobi i kwasu mrówkowego poddała procesowi elektroprzędzenia. Wykorzystywany w tej metodzie ładunek elektryczny pozwala wytwarzać włókna o pożądanych właściwościach fizyczno-chemicznych, ze średnicami mierzonymi w mikro- i nanometrach. W ten sposób uzyskuje się membranę o porowatości co najmniej 70% oraz średniej średnicy włókien w zakresie 0,43–1,60 µm, którą przechowuje się w temperaturze 20–25 stopni Celsjusza w szczelnym opakowaniu bez dostępu wilgoci.
Tak wytworzona membrana może mieć podwójne zastosowanie. W przemyśle spożywczym – jako opakowanie: nakłada się ją na produkt, a następnie zwilża wodą w temperaturze 20–40 stopni Celsjusza, w ilości co najmniej 6 µl na cm3. Z kolei w medycynie może stanowić opatrunek do leczenia wilgotnych, rozległych i trudno gojących się ran. Wycięty z membrany element o wymiarach dopasowanych do rany sterylizuje się promieniowaniem UV i ewentualnie dodaje środek wspomagający leczenie, a następnie nakłada bezpośrednio na wilgotną ranę.
W trakcie mojego doktoratu rozwijałam, opracowywałam i optymalizowałam kilka różnych procesów wytwarzania elektroprzędzonych mat. Jedną z nich są membrany ze skrobi kukurydzianej. Sucha membrana zachowuje swój rozmiar. Dopiero jej zwilżenie sprawia, że się kurczy, a proces ten wzmaga podwyższenie temperatury wody. To ogromna zaleta – przekonuje badaczka.
W wypadku opakowań można dopasować membranę ze skrobi do kształtu, nawet skomplikowanego, opakowywanych produktów, co może znaleźć zastosowanie w wypadku owoców i warzyw o nieregularnym kształcie, czy też produktów sypkich (których średnica ziaren jest większa niż 3 µm, aby produkty nie wydostały się przez pory membrany), czyli np. makaron, ryż, kasze, herbata, płatki śniadaniowe. Membrana nawet po skurczeniu utrzymuje swoją porowatość (do 30%), co może być korzystne w wypadku, gdy producent chce zapewnić dostęp powietrza do produktu.
Z kolei kurczliwa membrana umieszczona na powierzchni rany wspomaga zamykanie się jej brzegów, co w konsekwencji przyspiesza gojenie. Ponadto wysoka porowatość pozwala na umieszczenie w porach membrany dodatkowych substancji leczniczych, które mogą być uwalniane do rany w kontrolowany sposób podczas kurczenia się membrany.
Dodatkowe właściwości antybakteryjne można jej nadać, modyfikując już po wytworzeniu. Jest to przedmiotem mojego doktoratu. 30% objętości membrany to włókna skrobi, a pozostałe 70% (czyli właśnie porowatość) stanowi powietrze, które może być zastąpione substancjami leczniczymi. To stąd bierze się tak duży potencjał leczniczy membrany – tłumaczy mgr inż. Ewa Sroczyk.
Membrana ze skrobi jest bezzapachowa, biała, delikatna, wysoko porowata, nieprzezroczysta, ale dość cienka i bardzo lekka. Makroskopowo wygląda jak chusteczka higieniczna. Proces produkcji jest względnie łatwy i krótki. Sama skrobia jest tanim substratem. Istnieją już elektroprzędzarki, które pozwalają na otrzymanie dużej ilości materiału w krótkim czasie.
Opracowałam proces na małą skalę. W przypadku uprzemysłowienia zmienia się wiele parametrów, więc na pewno trzeba będzie go dopracować, ale to jest jak najbardziej możliwe – wstępne zainteresowanie komercjalizacją wykazała już jedna firma – dodaje doktorantka.
Zarówno sposób wytwarzania kurczliwej membrany ze skrobi, jaki i jej zastosowanie w przemyśle spożywczym (jako opakowanie) i w medycynie (jako opatrunek) zostały zgłoszone jako wynalazki w Urzędzie Patentowym RP i Europejskim Urzędzie Patentowym. Otrzymały wyróżnienie w konkursie „Student-Wynalazca” (edycja 2022).
Mgr inż. Ewa Sroczyk ukończyła inżynierię biomedyczną – studia I stopnia na Wydziale Elektrotechniki, Automatyki, Informatyki i Inżynierii Biomedycznej AGH oraz studia II stopnia na Wydziale Inżynierii Mechanicznej Politechniki Poznańskiej. Jest współautorką pięciu publikacji naukowych i dwóch zgłoszeń patentowych. Współpracowała z zagranicznymi jednostkami podczas staży naukowych na University of Birmingham w Wielkiej Brytanii oraz Massachusetts Institute of Technology w Stanach Zjednoczonych. Dzięki finansowaniu w ramach projektu First Team z Fundacji na Rzecz Nauki Polskiej badała zastosowania elektroprzędzonych mat.
źródło: AGH