Zastanówmy się nad odpadami, jakie wytwarza przeciętne gospodarstwo domowe. Jeśli zajrzymy do kosza na śmieci w naszym domu, to większa część kubła będzie zajęta przez plastikowe opakowania. Choć tanie w produkcji, to obciążają środowisko: proces ich rozkładu trwa setki lat, a podczas palenia wytwarzają toksyczne substancje.

Te wady sprawiają, że naukowcy od dawna zastanawiają się nad zastąpieniem plastików używanych do produkcji opakowań innym tworzywem, które będzie przyjazne środowisku. W tym momencie na scenę wchodzą cukry złożone, tj. celuloza, skrobia i chitozan. Dlaczego one? – Ponieważ tak jak plastiki składają się z długich łańcuchów, które można modyfikować poprzez dodawanie do nich innych substancji – tłumaczy dr inż. Magdalena Zdanowicz z Zachodniopomorskiego Uniwersytetu Technologicznego.

W trakcie prac nad takimi właśnie domieszkami badaczka z Pomorza Zachodniego zauważyła, że jedna z testowanych przez nią kombinacji ma ciekawą właściwość: po osuszeniu staje się materiałem o konsystencji naleśnika, który ma chropowatą powierzchnię – ale chropowatość ta do złudzenia przypomina lekko suchą, ludzką skórę.

– Oczywiście nie chodzi o materiał, który będzie nadawał się do przeszczepów. Myślimy raczej o węższym zastosowaniu: do testowania klejów używanych w produktach, które nalepia się na skórę, takich jak wszelkiej maści plastry, czy to nikotynowe, czy też opatrunkowe, czy wreszcie służące do doskórnego podawania leków – mówi dr Zdanowicz. Dodaje, że w przypadku tych ostatnich wynalazek mógłby potencjalnie posłużyć również do badania prędkości, z jaką plaster stopniowo uwalnia lek.

Zastosowanie może wydawać się niszowe, niemniej jednak trzymanie się plastra na skórze to problem, z którym musiał mierzyć się już wynalazca pierwszych tego typu rozwiązań – Paul Beiersdorf (tak, od tego niemieckiego koncernu) pod koniec XIX w. Farmaceuta z Hamburga musiał testować swoje rozwiązania na żywych organizmach, czego już się na szczęście nie robi. Zamiast tego stosuje się imitacje skóry wytwarzane albo z silikonów lub poliuretanów, albo z komórek namnażanych na kolagenowych rusztowaniach. Te rozwiązania są jednak drogie. Materiał na bazie celulozy natomiast jest tani, a do tego biodegradowalny.

– Sama metoda otrzymywania jest bardzo prosta: wystarczy mieszadło, naczynie i forma – mówi dr Zdanowicz. I oczywiście składniki: zmodyfikowana celuloza, kwas tłuszczowy, gliceryna oraz środek sieciujący – wszystkie pochodzenia naturalnego. Naukowcy pracują na zmodyfikowanej celulozie – tzw. karboksymetylocelulozie – bo ta w przeciwieństwie do oryginału rozpuszcza się w wodzie, a więc jest łatwiejsza w obróbce. Kwas tłuszczowy odpowiada za efekt chropowatości, a gliceryna zapewni finałowemu produktowi elastyczność, zaś środek sieciujący odpowiada za to, że łańcuchy celulozowe zaczną tworzyć mocniejszą strukturę. Do tego oczywiście potrzebny jest odpowiedni proces wytwarzania, w tym temperatura.

– Chemia to metoda prób i błędów: sprawdzamy różne dodatki i to, w jaki sposób wpływają na zmienne materiału. Przy części z nich nic nie wyjdzie. Przy innej – coś wyjdzie, ale będzie miało efekty pożądane z punktu widzenia innego zastosowania. Wreszcie będzie też taka część, która zapewni nam upragniony efekt – tłumaczy mgr inż. Adrian Antosik z ZUT, który współpracował przy badaniach nad wynalazkiem.

W przypadku badań, które doprowadziły do powstania celulozowej skóry, naukowcy chcieli sprawdzić, jak zmodyfikowana celuloza zachowa się po dodaniu substancji hydrofobowych, czyli takich, które „nie lubią” wody i się w niej nie rozpuszczają (klasyczny przykład, który zna każdy z nas: olej w szklance wody utworzy osobną warstwę).

– Karboksymetyloceluloza ma pożądaną przez nas właściwość, a mianowicie ma świetne właściwości emulgujące. To oznacza, że jest w stanie pogodzić ze sobą związki z dwóch skrajnych biegunów: lubiące wodę, czyli hydrofilowe, oraz nielubiące wody, czyli hydrofobowe. Dzięki temu możemy wprowadzić substancje tłuszczowe bez efektu rozwarstwienia, jaki widzimy po zmieszaniu np. oleju z wodą – tłumaczą autorzy wynalazku. Na marginesie można dodać, że emulgatory stosuje się również w przemyśle spożywczym lub kosmetycznym po to, żeby wymusić na produktach odpowiednią konsystencję.

Jak się okazało, po dodaniu pewnych kwasów tłuszczowych – np. pochodzących z oleju kokosowego – a następnie odparowaniu wody, zmodyfikowana celuloza tworzy materiał do złudzenia przypominający lekko suchą skórę.

Powyższy przykład pokazuje, jak wiele możliwości kryje się jeszcze w łączeniu relatywnie prostych substancji, o których uczyliśmy się jeszcze w szkole. Dla wszystkich jednak, którzy marzą o bardziej przyjaznej środowisku gospodarce, na razie mamy jednak złą wiadomość: nawet jeśli z cukrów złożonych udaje się otrzymać wiele ciekawych substancji, to pod względem wytrzymałości i odporności na działanie wody jako alternatywy dla foliówek jest im jeszcze daleko do tworzyw ropopochodnych. Pozostaje trzymać kciuki, by naukowcom udało się niedługo sprawić, że będą jeszcze lepsze.

>>> Czytaj też: Wiarygodność badania DNA to 99,99999 proc. Niesłusznie skazani przez naukę