As nanopartículas dão origem a uma cor

OneForAll/iStock

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Uma equipe de pesquisadores na China criou um material que muda de cor que, quando colocado na tampa de um frasco de vacina, pode rastrear a mudança de temperatura e seu efeito na vacina.

Além das vacinas, muitos alimentos e suprimentos medicinais requerem uma certa temperatura para permanecerem utilizáveis. O novo material pode nos ajudar a verificar a segurança e usabilidade de todos esses produtos.

Por exemplo, imagine que em um dia quente de verão, um caminhão refrigerado está entregando vacinas COVID de uma instalação remota para hospitais e clínicas no centro da cidade. O sistema de refrigeração do caminhão para de funcionar por algumas horas durante a viagem sem avisar e depois reinicia automaticamente.

Agora, se as tampas dos frascos de vacina tiverem o material de mudança de cor proposto, a cor dessas tampas mudará caso a qualidade e a segurança da vacina sejam comprometidas. Caso contrário, ninguém, incluindo os médicos, jamais saberia da mudança na qualidade da vacina.

Algumas opções, como sensores eletrônicos sem fio e corantes coloridos, já podem monitorar a temperatura de alimentos e medicamentos. No entanto, essas soluções existentes têm várias limitações.

Por exemplo, itens como vacinas são armazenados em temperaturas congelantes - as tonalidades dos corantes tradicionais desaparecem e os sensores sem fio exigem manutenção contínua nessas condições.

Além disso, se cada produto tiver um sensor sem fio, isso provavelmente dará origem a milhões de toneladas de lixo eletrônico adicional a cada ano. Para superar tais limitações, os pesquisadores usaram cores estruturais para seu estudo.

Você pode adicionar cor a um objeto usando materiais à base de pigmento, como corantes ou cores estruturais que empregam nanopartículas incolores para alterar a forma como uma superfície reflete a luz. Recentemente, cientistas da University of Central Florida criaram a tinta mais clara do mundo com base em cores estruturais.

Quando a luz incide sobre um objeto revestido com cores estruturais, a disposição das nanopartículas na superfície do objeto faz com que a luz se dobre em determinados ângulos e, eventualmente, decida o comprimento de onda da luz refletida.

Então, por exemplo, se os cientistas querem que um objeto pareça vermelho, eles irão organizar as nanopartículas de modo que o objeto reflita a luz com um comprimento de onda de cor vermelha. Os autores do estudo atual usaram cores estruturais para criar um material autodestrutível, que muda de cor e indica a temperatura.

Adaptado de ACS Nano 2023

O material que muda de cor compreende dois componentes; nanopartículas de dióxido de silício revestidas com glicerol e uma solução feita pela mistura de etilenoglicol, água e polietilenoglicol. As partículas de SiO2 podiam refletir luzes vermelhas e verdes brilhantes, enquanto a solução era sensível a diferentes pontos de fusão.

Eles combinaram os dois componentes e criaram um material capaz de monitorar mudanças de temperatura entre -70°C a 37,2°C (-94°F a 99°F). Eles testaram o material colocando-o em uma tampa de frasco.

Quando o frasco foi mantido em um ambiente de congelamento, o material em sua tampa era de cor verde. No entanto, quando foi deslocado para um clima quente, os microcristais do material se desfizeram à medida que seu componente de solução derreteu. Após algum tempo, o material ficou incolor, indicando que a temperatura ultrapassou os níveis recomendados.

Os pesquisadores observam: "Esses sistemas eram muito sensíveis e indicavam com sucesso quando os materiais esquentavam demais". Atualmente, o trabalho de pesquisa é apenas uma prova de conceito, mas eles acreditam que sua abordagem pode emergir como uma forma promissora de manter a qualidade dos produtos nas cadeias de abastecimento de frio no futuro.

O estudo foi publicado na revista ACS Nano.