La tecnología de haz de electrones puede utilizarse para tratar y funcionalizar superficies de forma fiable. El Instituto Fraunhofer de Electrónica Orgánica, Tecnología de Haz de Electrones y Plasma FEP ha logrado crear recubrimientos antiadherentes sobre películas de plástico exponiéndolas a electrones acelerados de baja energía sin utilizar reticulantes químicos adicionales. El instituto expondrá esta película en BIOEurope 2022, del 24 al 26 de octubre de 2022, en Leipzig, en el stand nº 100 de Bio-Saxony.
Los recubrimientos antiincrustantes evitan la colonización de organismos indeseables en las superficies. Esto es especialmente necesario en la construcción naval, pero también es importante para dispositivos médicos e implantes.
La tecnología de haz de electrones de baja energía (Ebeam) es una herramienta multifuncional con una amplia gama de aplicaciones que puede utilizarse específicamente para modificar superficies. Mediante el uso de la tecnología de haz de electrones de baja energía, las superficies pueden desinfectarse o esterilizarse suavemente, los materiales pueden endurecerse de forma sensible a la superficie mediante procesos de reticulación o las propiedades de la superficie, como la humectabilidad, pueden modularse eficazmente. Las innovadoras tecnologías de funcionalización sensibles a la superficie garantizan el mantenimiento de las propiedades del material, al tiempo que permiten adaptar las propiedades de la superficie. El uso de tensiones de aceleración bajas (< 300 kiloelectronvoltios, keV) en procesos de haz de electrones no térmicos de baja energía garantiza una compatibilidad muy buena de los materiales y una conservación sostenible de los mismos.
¿Qué se puede conseguir concretamente?
Nic Gürtler, estudiante de doctorado del departamento de Aplicaciones Médicas y Biotecnológicas de Fraunhofer FEP, lo explica con detalle: "La funcionalización de superficies con electrones acelerados es rápida y no requiere productos químicos perjudiciales para el medio ambiente. Los electrones acelerados de baja energía pueden utilizarse para reestructurar, entrecruzar, romper o formar nuevos enlaces químicos cerca de la superficie. Cuando los electrones acelerados chocan contra una superficie, se forman varias especies reactivas, como iones y radicales, que desempeñan un papel importante en los procesos de modificación específicos de la superficie. Las condiciones ambientales atmosféricas durante el proceso de haz de electrones pueden adaptarse individualmente al material e influir así en el grado de funcionalización deseado. En concreto, pudimos lograr un recubrimiento de hidrogel estable y no tóxico sobre películas hidrófobas de polietileno (PE) y tereftalato de polietileno (PET)".
El proceso de recubrimiento por injerto Ebeam ofrece la oportunidad de dotar a los materiales de funciones superficiales selectivas, de modo que puedan conseguirse propiedades biocidas, biocompatibles o antiincrustantes en función del perfil de requisitos. Todos los parámetros del proceso de recubrimiento no térmico inducido por Ebeam pueden controlarse individualmente y personalizarse de forma modular. El injerto Ebeam ya se ha establecido con éxito como proceso de recubrimiento en dos etapas para dotar a diversas superficies plásticas hidrófobas de atributos antiincrustantes como parte de varios proyectos de investigación en el Fraunhofer FEP. Las propiedades superficiales repelentes de células y proteínas resultantes del injerto Ebeam pueden utilizarse tanto en la industria técnica como, especialmente, en el campo de la investigación de biomateriales como punto de partida para el desarrollo de nuevos dispositivos o implantes médicos en los que se quiera evitar la formación incontrolada de biopelículas. Estos procesos de funcionalización por haz electrónico pueden ayudar a optimizar los implantes dentales en medicina odontológica, por ejemplo.
La tecnología de haces de electrones de baja energía y, por tanto, también el injerto de haces, es apta para el uso en línea, es decir, puede integrarse fácilmente en los procesos industriales según las necesidades del cliente. Por ejemplo, la tecnología también puede aplicarse en sistemas rollo a rollo para modificar grandes superficies flexibles, como las de los envases.
La Dra. Ulla König, directora de la división de Aplicaciones Médicas y Biotecnológicas, resume: "Una de las principales competencias del Fraunhofer FEP es el desarrollo de fuentes y sistemas especiales de haces de electrones de baja energía para una amplia gama de aplicaciones. Nuestro trabajo se centra en el desarrollo tecnológico de conceptos de sistemas personalizados."
