Un nuovo studio dell'Università di Chiba, ispirato dai cambi di colore nella piuma di un pavone, ha rivelato come i materiali melanina-mimetici, come la polidopamina, potrebbero portare ad applicazioni anti-contraffazione e rilevamento.
Studiando il colore strutturale, che è un colore derivato dall'interazione ottica tra la luce e una microstruttura, spesso rilevato in natura, ad esempio nelle piume di pavone, il chimico Michinari Kohri dell'Università di Chiba in Giappone ha pubblicato una ricerca sui materiali melanina-mimetici e le loro potenziali applicazioni.
Cos'è la melanina
La melanina è un pigmento scuro che conferisce colore ai capelli e alla pelle. È anche essenziale per i colori vivaci che vediamo in alcuni organismi. Quando la luce interagisce con le strutture di piume, ali e conchiglie di molti organismi, come pavoni, farfalle e scarabei gioiello, la melanina viene dispersa e appare bianca. Ma quando la melanina si intervalla all'interno di queste strutture, parte della luce diffusa viene assorbita, producendo vari colori.
Gli scienziati stanno cercando modi per imitare questi cosiddetti cambiamenti di "colore strutturale" degli organismi viventi in materiali sintetici.
"È possibile ottenere colori strutturali vivaci costruendo microstrutture contenenti un materiale nero composto da melanina naturale o artificiale in grado di assorbire la luce," afferma Kohri. "La ricerca in questo ambito sta procedendo rapidamente in tutto il mondo."
La ricerca sui materiali melanina-mimetici
Uno dei materiali melanina-mimetici che gli scienziati stanno studiando è un compost chiamato polidopamina (PDA), costituito da un materiale che si trova naturalmente nel corpo, quindi è biocompatibile ed è anche scuro, quindi assorbe la luce come la melanina.
Gli scienziati hanno scoperto che potevano controllare l'iridescenza della polidopamina, ovvero quanto cambia il colore quando l'angolo di luce che lo colpisce si sposta, in modo simile alla piuma di un pavone. Hanno ottenuto ciò alterando la dimensione delle particelle o aggiungendo composti che reagiscono a un campo magnetico.
Gli scienziati stanno anche studiando particelle formate da un nucleo di polistirene e un guscio di polidopamina. Cambiare il diametro del nucleo interno, ad esempio, porta a colori diversi. Rendere il guscio di polidopamina più spesso fa sì che le particelle siano meno ravvicinate, portando ad un colore strutturale non iridescente, che rimane lo stesso indipendentemente dall'angolo di luce.
Gli scienziati hanno anche giocato con il controllo del colore e della dipendenza dall'angolo modificando la forma delle particelle di polistirolo/polidopamina, svuotandole all'interno e aggiungendo più rivestimenti al guscio esterno.
Il potenziale dei materiali melanina-mimetici
Le particelle di polidopamina stanno mostrando un potenziale per una varietà di applicazioni.
Ad esempio, poiché il PDA è un polimero altamente biocompatibile che utilizza sostanze presenti nel corpo vivente, può essere utile per sviluppare applicazioni che entrano in contatto con la pelle come i cosmetici .
Sono stati inoltre effettuati test utilizzando la deposizione elettroforetica (EPD). Eseguendo l'EPD di particelle di biossido di silicio in presenza del precursore del PDA (pre-PDA), è stato ottenuto un film di colore strutturale sul substrato PET flessibile. Il pre-PDA ha migliorato le proprietà meccaniche e consentito la flessibilità del rivestimento strutturale del colore con resistenza alla flessione, mostrando la possibilità di applicazione a display flessibili.
Oltre ad essere utilizzati negli inchiostri e negli agenti coloranti, anche per tingere i tessuti, questi materiali melanina-mimetici potrebbero aiutare a dimostrare che un prodotto è originale e non contraffatto cambiando colore con una luce forte, bagnatura o sbalzi di temperatura.
Infine, gli scienziati hanno scoperto che l'aggiunta di queste particelle alla gomma consente alla stessa di cambiare colore se allungata o rilassata, il che potrebbe essere utile per rilevare lo stress e la tensione nei ponti.