Un nuevo paso hacia superficies transparentes y antimicrobianas para pantallas táctiles

En los últimos años ha aumentado el interés por las soluciones antimicrobianas para pantallas táctiles, como tabletas y otros dispositivos móviles, tanto de uso individual como multisuaurio. Los métodos tradicionales, como los alcoholes en aerosol o las toallitas, no son ideales para estas tipo de pantallas. Los recubrimientos antimicrobianos aplicados directamente sobre el vidrio son una alternativa prometedora, pero sólo si son transparentes y duraderos. Las soluciones de recubrimiento propuestas hasta ahora, como los óxidos metálicos fotocatalíticos (por ejemplo, TiO2 y ZnO), plantean algunos desafíos y dificultades. Además, estos recubrimientos normalmente requieren de luz y humedad para desplegar sus propiedades antimicrobianas y poder eliminar los microbios presentes en las superficies.

El cobre es un metal conocido por sus propiedades biocidas con una alta eficacia contra una amplia gama de microorganismos. Este metal se ha utilizado en objetos como manillas de puertas y barandillas de camas en entornos sanitarios, como hospitales. Sin embargo, los recubrimientos de cobre tienden a ser opacos, lo que hasta la fecha ha impedido el desarrollo de una solución antimicrobiana transparente basada en dicho metal que sea adecuada para pantallas. Además, la alta conductividad eléctrica de la película metálica puede afectar de forma negativa la detección táctil de las pantallas de los dispositivos.

Ahora, un equipo internacional de investigadores ha diseñado y fabricado una superficie nanoestructurada transparente de cobre (TANCS por sus siglas en inglés), no conductora y resistente al crecimiento de determinadas bacterias. En un estudio reciente, publicado en la revista Communications Materials, los investigadores del ICFO Christina Graham, Alessia Mezzadrelli, bajo la dirección del profesor ICREA del ICFO Valerio Pruneri, junto con investigadores de Corning, entre ellos Wageesha Senaratne, Santona Pal, Dean Thelen, Lisa Hepburn y Prantik Mazumder, han descrito la metodología para desarrollar esta superficie transparente y con propiedades antibacterianas.

Para fabricar esta superficie, los autores del trabajo depositaron una película de cobre muy fina con un espesor nominal de 3,5 nm sobre un sustrato de vidrio. A continuación, aplicaron un proceso de térmico para formar nanopartículas de cobre deshumedecidas con un tamaño y distribución óptimos. Con todo ello, proporcionaron a la superficie un efecto antimicrobiano, transparencia, neutralidad de color y aislamiento eléctrico . Finalmente, se depositaron capas adicionales de SiO2 y fluorosilanos sobre las nanopartículas, lo que proporcionó protección ambiental y una durabilidad mejorada ante las pruebas de uso.

Los investigadores examinaron la morfología del recubrimiento fabricado, así como su respuesta óptica, su eficacia antimicrobiana y su durabilidad mecánica. El TANCS desarrollado demostró una capacidad de eliminar más del 99,9% del "Staphylococcus Aureus" presente en las superficies probadas durante dos horas, bajo estrictas condiciones de prueba en seco. Además, el sustrato demostró una transparencia óptica que permitió una transmisión de luz entre el 70 y el 80 % en el rango visible (380 a 750 nm), y con neutralidad del color. Finalmente, las superficies desarrollados demostraron tener también una efectividad prolongada al uso, manteniendo su actividad antimicrobiana incluso después de se sometidas a un riguroso procedimiento de prueba de limpiado.

“Este es un buen ejemplo de creación de un producto con múltiples atributos  ene le que se optimizan las propiedades antimicrobianas de alta eficacia que funcionan en condiciones de prueba secas para su uso en pantallas i i dispositivos táctiles. Nuestro objetivo era mostrar las conexiones entre el rendimiento biológico y los atributos físicos, y orientar futuras investigaciones”, detalla Wageesha Senaratne, investigadora de Corning y coautora principal del estudio.

“Este nuevo método basado en el proceso de deshumectación abre una variedad de nuevas posibilidades para explotar algunas propiedades específicas de los metales y al mismo tiempo poder cambiar otras. Aquí, por ejemplo, pudimos preservar el efecto antimicrobiano del cobre y, al mismo tiempo, obtener transparencia y aislamiento a pesar de ser un metal”, explica Alessia Mezzadrelli, coautora del estudio y estudiante de doctorado del proyecto Nano-Glass.

La introducción de estas superficies antimicrobianas transparentes es muy prometedora en un mundo que depende cada vez más de pantallas táctiles, incluidos los teléfonos móviles y las tabletas.

"Si bien es necesario un mayor desarrollo para una implementación comercial completa, este es un paso en la dirección correcta para permitir pantallas táctiles antimicrobianas para ya sea para dispositives multiusuario o individuales", explica Prantik Mazumder, investigador de Corning y coautor del estudio.

"La prueba de concepto de superficie nanoestructurada que hemos desarrollado con Corning es un ejemplo de nuestros continuos esfuerzos conjuntos en el desarrollo de pantallas de vidrio multifuncional mejorado mediante el uso de nanoestructuras", concluyó Valerio Pruneri, profesor ICREA en ICFO y coordinador del proyecto Nano-Glass.

Esta investigación ha sido financiada parcialmente por el proyecto Nano-Glass, una red de formación innovadora del programa Marie Sklodowska-Curie (MSCA-ITN-2020), centrada en la investigación de materiales de vidrio nanoestructurados. El proyecto tiene como objetivo desarrollar diseños y métodos innovadores de nanoestructuración para pantallas avanzadas con las que ofrecer una mejor visualización de la información, así como nuevas fibras ópticas destinades a mejorar la seguridad de las comunicaciones.

Artículo de referencia

Graham, C., Mezzadrelli, A., Senaratne, W, Pal, S., Helen, D. Hepburn, L., Mazumder, P., Pruneri, V., (2024). Towards transparent and durable copper-containing antimicrobial surfaces. Communications Materials Doi: https://doi.org/10.1038/s43246-024-00472-w