Progettate nuove particelle che possono sostituire le micro-sfere di plastica nei prodotti di bellezza e incapsulare vitamine e altri nutrienti essenziali

Gli ingegneri chimici del MIT hanno progettato un’alternativa ecologica alle micro-sfere di plastica utilizzate nella maggior parte dei prodotti cosmetici e per la cura della persona.

Le nuove particelle sono composte di polimeri biodegradabili che si scompongono in zuccheri e aminoacidi, e si sono dimostrate molto utili anche per incapsulare nutrienti essenziali come vitamina A, vitamina C, zinco e ferro. Una volta incapsulate nel nuovo materiale, queste sostanze naturalmente suscettibili alla degradazione diventano più resistenti alla luce e al calore, cosa che permetterebbe di incorporarle in alimenti “arricchiti” da consumare dopo la cottura.

Eliminare le microplastiche alla fonte: lo studio del MIT

La domanda globale di plastica è destinata ad aumentare significativamente nei prossimi anni: in base alle stime dell’UNEP, la produzione di plastica raggiungerà 1.100 milioni di tonnellate entro il 2050. Perciò, se l’obiettivo è quello di mitigare gli effetti e i potenziali pericoli legati alla presenza di microplastiche nell’ambiente, non è sufficiente trovare soluzioni per combattere l’inquinamento già esistente: è necessario eliminare queste sostanze alla fonte.

A questo scopo, i ricercatori del MIT hanno sviluppato una nuova classe di materiali biodegradabili che potrebbero sostituire le micro-perle di plastica ampiamente utilizzate nella produzione di detergenti, cosmetici e prodotti per la cura della persona. Queste piccolissime sfere – generalmente in polietilene, polipropilene o polistirene – sono un ingrediente centrale per l’industria cosmetica: oltre ad avere proprietà esfolianti ed opacizzanti, migliorano notevolmente la consistenza dei prodotti e possono addirittura essere usate per il trasporto di alcuni principi attivi. Il risultato è che circa il 2% dell’inquinamento globale da microplastiche deriva direttamente dalle micro-perle sintetiche aggiunte ai prodotti di bellezza e per la cura personale.

I nuovi materiali sviluppati al MIT, polimeri biodegradabili che si scompongono in zuccheri e aminoacidi, potrebbero sostituire con successo queste micro-sfere di plastica. Come spiega Ana Jaklenec, ricercatrice presso il Koch Institute for Integrative Cancer Research del MIT,

“Un modo per mitigare il problema delle microplastiche è capire come ripulire l’inquinamento esistente. Ma è altrettanto importante guardare avanti e concentrarsi sulla creazione di materiali che non generino affatto microplastiche”.

Particelle biodegradabili per incapsulare i nutrienti

Le particelle biodegradabili progettate dai ricercatori potrebbero trovare anche altre applicazioni: nello studio appena pubblicato su Nature Chemical Engineering, Jaklenec e colleghi hanno dimostrato che potrebbero essere utilizzate per incapsulare sostanze nutritive come la vitamina A, cosa che potrebbe portare a importanti sviluppi nella lotta globale alla denutrizione.

In uno studio del 2019, Jaklenec e altri ricercatori di diverse istituzioni avevano presentato un materiale polimerico adatto a incapsulare la vitamina A e altri nutrienti essenziali: in quell’occasione gli scienziati avevano anche scoperto che le persone che consumavano pane prodotto con farina arricchita con ferro incapsulato mostravano un aumento dei livelli di ferro. Ma il polimero analizzato in quello studio, noto come BMC, non è degradabile. Perciò la Bill and Melinda Gates Foundation, che aveva finanziato la ricerca originale, ha chiesto al team del MIT di progettare un’alternativa più rispettosa dell’ambiente.

Il team di ricerca si è quindi indirizzato verso dei polimeri sviluppati precedentemente presso il laboratorio di Robert Langer: i poli(beta-ammino esteri). Questi polimeri, che si sono dimostrati promettenti come veicoli per la somministrazione di geni e altre applicazioni mediche, sono biodegradabili e si scompongono in zuccheri e aminoacidi.

A partire da questi composti, il team del MIT ha creato cinque diversi possibili candidati e ne ha identificato uno che sembrava avere la composizione ottimale per le applicazioni delle microplastiche, inclusa la capacità di dissolversi quando esposto ad ambienti acidi come lo stomaco.

Vitamine incapsulate: un’opportunità per la lotta alla denutrizione

I ricercatori hanno dimostrato di poter utilizzare queste particelle per incapsulare la vitamina A, la vitamina D, la vitamina E, la vitamina C, lo zinco e il ferro. Quel che è più interessante, hanno scoperto che i nutrienti – una volta incapsulati nelle particelle – diventano molto più resistenti ai fattori di degradazione: dopo essere state conservate per sei mesi ad alta temperatura e umidità, spiegano gli scienziati, più della metà delle vitamine incapsulate non ha subito danni.

Per dimostrare il loro potenziale di arricchimento degli alimenti, poi, i ricercatori hanno incorporato le particelle in cubetti di brodo, scoprendo che le sostanze nutritive erano rimaste intatte anche dopo essere state bollite per due ore. Come spiega Jaklenec,

“Il brodo è un ingrediente base nell’Africa subsahariana e offre un’opportunità significativa per migliorare lo stato nutrizionale di moltissime persone in quelle regioni”.

Gli ingegneri chimici del MIT hanno anche testato la sicurezza delle particelle esponendole a cellule intestinali umane in coltura e misurandone gli effetti su queste ultime. Alle dosi utilizzate per la fortificazione degli alimenti, non è stato riscontrato alcun danno alle cellule.

Un’alternativa sostenibile alle micro-sfere dei prodotti cosmetici

Una delle applicazioni più interessanti di questo nuovo materiale è nella possibilità che le particelle di poli(beta-ammino esteri) possano sostituire le micro-perle di plastica aggiunte a detergenti e prodotti cosmetici. Per esplorare questa potenzialità, i ricercatori hanno mescolato le particelle con della schiuma di sapone, scoprendo che la miscela così ottenuta era in grado di rimuovere dalla pelle il pennarello permanente e l’eyeliner waterproof in maniera molto più efficace rispetto al solo sapone.

Il sapone miscelato con la nuova “microplastica” è risultato addirittura più efficace di quelli che contengono micro-sfere di polietilene. Inoltre, spiegano gli scienziati, le particelle hanno svolto un lavoro migliore nell’assorbire elementi potenzialmente tossici come i metalli pesanti.

Come spiega Linzixuan (Rhoda) Zhang, prima autrice dello studio:

“Volevamo usare questo risultato come primo passo per dimostrare come sia possibile sviluppare una nuova classe di materiali, espandere le categorie di materiali esistenti e destinarle a diverse applicazioni”.

Grazie a una sovvenzione di Estée Lauder, i ricercatori stanno ora lavorando per testare ulteriormente le microsfere come detergente e potenzialmente per altre applicazioni, e prevedono di condurre una piccola sperimentazione sull’uomo nel corso dell’anno. La speranza è che scoperte come questa possano contribuire a ridurre in modo significativo la quantità di microplastiche rilasciate nell’ambiente dai prodotti per la cura della persona.

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