Barrera de grafeno que crea una tela a prueba de mosquitos
Según el estudio de PNAS, el material ultrafino pero fuerte actúa como una barrera a través de la cual los mosquitos no pueden picar. El grafeno también bloquea las señales químicas que los mosquitos usan para sentir que una comida de sangre está cerca, reduciendo su impulso de picar en primer lugar.
Los hallazgos sugieren que la ropa con un forro de grafeno podría ser una barrera eficaz contra los mosquitos, señalan los investigadores.
«Los mosquitos son importantes vectores de enfermedades en todo el mundo, y hay mucho interés en la protección no química contra las picaduras de mosquitos», dice el autor principal Robert Hurt, profesor de la Escuela de Ingeniería de la Universidad de Brown y líder del Programa de Investigación del Superfondo de Brown.
«Con el grafeno, los mosquitos ni siquiera aterrizaban en el parche de la piel, parecía que no les importaba.»
«Habíamos estado trabajando en telas que incorporan grafeno como barrera contra los productos químicos tóxicos, y empezamos a pensar para qué más podría ser bueno el enfoque. Pensamos que tal vez el grafeno también podría proporcionar protección contra picaduras de mosquitos».
Grafeno y telas
Para averiguar si funcionaría, los investigadores reclutaron a algunos valientes voluntarios dispuestos a recibir unas cuantas picaduras de mosquitos en nombre de la ciencia. Los participantes colocaron sus brazos en un recinto lleno de mosquitos, de modo que los mosquitos sólo dispusieran de una pequeña porción de su piel para picar. Los investigadores criaron los mosquitos en el laboratorio para poder confirmar que estaban libres de la enfermedad.
Los investigadores compararon el número de mordeduras que los participantes recibieron en su piel desnuda, en la piel cubierta con tela para queso y en la piel cubierta con películas de óxido de grafeno (GO) envainadas con tela para queso. GO es un derivado del grafeno que puede formar películas lo suficientemente grandes para aplicaciones a gran escala.
Era evidente que el grafeno era un disuasivo para las mordeduras, señalan los investigadores. Cuando la piel estaba cubierta por películas secas de GO, los participantes no recibieron ni una sola mordida, mientras que la piel desnuda y cubierta de tela de queso se festejaba fácilmente. Lo que fue sorprendente, dicen los investigadores, fue que los mosquitos cambiaron completamente su comportamiento en presencia del brazo cubierto de grafito.
«Con el grafeno, los mosquitos ni siquiera aterrizaban en el parche cutáneo, simplemente no parecía importarles», dice Cintia Castillho, estudiante de doctorado y autora principal del estudio. «Habíamos asumido que el grafeno sería una barrera física para morder a través de la resistencia a la perforación, pero cuando vimos estos experimentos empezamos a pensar que también era una barrera química que impide que los mosquitos perciban que alguien está allí».
Para confirmar la idea de la barrera química, los investigadores aplicaron un poco de sudor humano en el exterior de una barrera de grafeno. Con el producto químico al otro lado del grafeno, los mosquitos acudieron en masa al parche de la misma manera que lo hicieron con la piel desnuda.
Hazlo fuerte cuando esté mojado.
Otros experimentos demostraron que GO también puede proporcionar resistencia a la perforación, pero no todo el tiempo. Usando una aguja diminuta como sustituto para la probóscide de un mosquito, así como simulaciones computarizadas del proceso de picadura, los investigadores demostraron que los mosquitos simplemente no pueden generar suficiente fuerza para perforar el GO. Pero eso sólo se aplica cuando el GO está seco.
Las simulaciones encontraron que el GO sería vulnerable a la perforación cuando estaba saturado de agua. Y por supuesto, los experimentos demostraron que los mosquitos podían picar a través de GO mojado. Sin embargo, otra forma de GO con contenido reducido de oxígeno (llamado rGO) proporcionaba una barrera contra la mordedura cuando estaba húmeda y seca.
Como siguiente paso, los investigadores tratarán de encontrar una manera de estabilizar el GO para que sea más difícil cuando esté mojado, dice Hurt. Esto se debe a que GO tiene una clara ventaja sobre rGO en lo que respecta a la tecnología portátil.
«El GO es transpirable, lo que significa que puedes sudar a través de él, mientras que el rGO no lo es», dice Hurt. «Así que nuestra encarnación preferida de esta tecnología sería encontrar una manera de estabilizar mecánicamente el GO para que siga siendo fuerte cuando está mojado. El siguiente paso nos daría todos los beneficios de la transpirabilidad y la protección de la mordedura».
En total, según los investigadores, el estudio sugiere que los revestimientos de grafeno adecuadamente diseñados podrían ayudar a fabricar ropa protectora contra los mosquitos.
Otros coautores son de Brown. El Instituto Nacional de Ciencias de la Salud Ambiental, el Programa de Investigación Superfund y la Fundación Nacional de Ciencias financiaron el trabajo.
