Los polímeros son esenciales en el envasado de alimentos moderno gracias a su bajo coste, ligereza, flexibilidad y estabilidad química. Proporcionan una barrera crucial para proteger los alimentos de la humedad, el oxígeno, la luz solar y los microorganismos que causan su deterioro y riesgos para la salud. Entre ellos, el tereftalato de polietileno (PET) es especialmente valorado por su transparencia, estabilidad y excelentes propiedades mecánicas.

Sin embargo, el PET convencional y otros polímeros de bajo costo presentan limitaciones en propiedades superficiales como la humectabilidad, la adhesión y la resistencia al crecimiento microbiano. Al tratar los polímeros con plasma frío e incorporar nanopartículas (NP), como el óxido de zinc (ZnO), se puede mejorar la actividad antimicrobiana, las propiedades de transporte, la biodegradabilidad y la protección UV del polímero.

El proceso implica tratar láminas comerciales de PET con un chorro de plasma a presión atmosférica (APPJ), recubrirlas con nanopartículas de ZnO y repetir el tratamiento con plasma para incrustarlas firmemente en la superficie. Esto crea una incorporación única de nanopartículas bidimensionales que mejora el rendimiento del PET donde las propiedades superficiales son cruciales, como la actividad antimicrobiana.

Para producir las nanopartículas de ZnO, los investigadores utilizaron ablación láser pulsada en agua, lo que garantizó una alta pureza. La microscopía de fuerza atómica (AFM) reveló que el tratamiento con plasma grabó la superficie del PET, aumentando su rugosidad de 6 nm a 13 nm y creando una distribución más homogénea de las nanopartículas.

Fundamentalmente, las pruebas de lixiviación confirmaron que casi todo el Zn permaneció incrustado de forma segura en la superficie del PET, un factor clave para el rendimiento, la seguridad ambiental y humana, y la sostenibilidad. Además, las láminas de PET mejoradas mostraron una mejora de hasta un 29 % en la protección UV, lo que ayuda a preservar la calidad de los alimentos durante más tiempo y a prolongar su vida útil. Si bien el tratamiento con plasma redujo la elasticidad del PET, la adición de nanopartículas de ZnO en un rango de 200 a 500 ?L reforzó el material.

Lo más sorprendente es que, en la concentración más alta de ZnO probada (245,75 mg Zn/kg PET), los compuestos alcanzaron  una eficacia antibacteriana de casi el 100 %  contra  Escherichia coli  y  Staphylococcus aureus.

“Los resultados destacan la eficacia de nuestro método de síntesis de compuestos al mostrar fuertes propiedades antimicrobianas contra ambas cepas bacterianas. Cabe destacar que la prueba de lixiviación confirmó que las nanopartículas están firmemente incrustadas en la superficie del PET, lo que demuestra el potencial de estas superficies antibacterianas para aplicaciones en la industria del envasado”, concluye Rafaela Radi?i?, primera autora del estudio publicado.