Тоньше волоса в 200 раз: химики создали рекордно тонкие спагетти

Пост опубликован в блогах iXBT.com, его автор не имеет отношения к редакции iXBT.com

Можно ли представить себе спагетти тоньше человеческого волоса? В 200 раз тоньше? Учёные из Университетского колледжа Лондона не только представили, но и создали такие «наноспагетти», открывая новые горизонты в материаловедении. И хотя эта «паста» не предназначена для кулинарных экспериментов, её потенциал в медицине и промышленности огромен.

Секрет кроется в нановолокнах — ультратонких нитях, обладающих уникальными свойствами. Особенно перспективны нановолокна из крахмала, природного полимера, используемого растениями для хранения энергии. Они биоразлагаемы, биосовместимы и могут найти применение в регенеративной медицине, например, в качестве основы для выращивания новых тканей или пористых перевязочных материалов.

Наноспагетти, вольная интерпретация
Наноспагетти, вольная интерпретация
Автор: ИИ Copilot Designer//DALL·E 3 Источник: www.bing.com

Традиционное получение крахмальных нановолокон энергозатратно и требует больших объёмов воды, поскольку включает в себя сложный процесс экстракции и очистки крахмала из растительных клеток. Лондонские учёные предложили более элегантный и экологичный подход: создавать нановолокна непосредственно из муки, широкодоступного и богатого крахмалом продукта.

(a) Схема синтеза мучных изделий с диаграммой распада исходной структуры крахмала на свободные цепи с последующим спутыванием при охлаждении, сопровождаемая цифровыми фотографиями. (b) Схема процесса электроспиннинга. (c) Цифровые фотографии (i) электропряденого нановолоконного мата, (ii и iii) отдельно стоящих материалов, согнутых для подчеркивания гибкости и отдельно стоящей природы. Цитирование: Beatrice Britton, Fangyuan Zhang, David B. Anthony, Ceasar III D. L. Reyes, Michal Pawlus, Gareth R. Williams, Adam J. Clancy; Nanoscale Adv., 2024, Advance Article
(a) Схема синтеза мучных изделий с диаграммой распада исходной структуры крахмала на свободные цепи с последующим спутыванием при охлаждении, сопровождаемая цифровыми фотографиями. (b) Схема процесса электроспиннинга. (c) Цифровые фотографии (i) электропряденого нановолоконного мата, (ii и iii) отдельно стоящих материалов, согнутых для подчеркивания гибкости и отдельно стоящей природы. Цитирование: Beatrice Britton, Fangyuan Zhang, David B. Anthony, Ceasar III D. L. Reyes, Michal Pawlus, Gareth R. Williams, Adam J. Clancy; Nanoscale Adv., 2024, Advance Article
Автор: Beatrice Britton et al. Источник: pubs.rsc.org

В своей работе, опубликованной в Nanoscale Advances, исследователи описывают метод электроспиннинга, с помощью которого им удалось получить «наноспагетти» диаметром всего 372 нанометра. Этот метод напоминает приготовление обычных спагетти, но вместо продавливания теста через фильеру, мучная смесь «вытягивается» электрическим полем через кончик иглы. Получившиеся нити настолько тонки, что их невозможно разглядеть в обычный оптический микроскоп, для изучения их структуры потребовался сканирующий электронный микроскоп.

(a-e) СЭМ-микрофотографии нановолоконной ткани, полученной электропрядением из 17 весовых процентов муки, растворенной в ФА при 32 °C в течение 6 ч и охлажденной в течение 1 ч. (f) Гистограмма диаметров волокон с диапазонами 25 нм и ±1 стандартным отклонением от среднего значения, представленная в виде цветных полос. Цитирование: Beatrice Britton, Fangyuan Zhang, David B. Anthony, Ceasar III D. L. Reyes, Michal Pawlus, Gareth R. Williams, Adam J. Clancy; Nanoscale Adv., 2024, Advance Article
(a-e) СЭМ-микрофотографии нановолоконной ткани, полученной электропрядением из 17 весовых процентов муки, растворенной в ФА при 32 °C в течение 6 ч и охлажденной в течение 1 ч. (f) Гистограмма диаметров волокон с диапазонами 25 нм и +-1 стандартным отклонением от среднего значения, представленная в виде цветных полос. Цитирование: Beatrice Britton, Fangyuan Zhang, David B. Anthony, Ceasar III D. L. Reyes, Michal Pawlus, Gareth R. Williams, Adam J. Clancy; Nanoscale Adv., 2024, Advance Article
Автор: Beatrice Britton et al. Источник: pubs.rsc.org

Интересно сравнить «наноспагетти» с su filindeu («нити Бога») — самой тонкой пастой, производимой вручную на Сардинии. Даже эта «божественная» паста в тысячу раз толще своего наноаналога!

Ключевой элемент технологии — использование муравьиной кислоты. Она разрушает сложные структуры крахмала, превращая его в «строительный материал» для нановолокон. Подобный процесс происходит и при варке обычных макарон, делая их усваиваемыми. Муравьиная кислота испаряется в процессе электроспиннинга, оставляя чистые крахмальные нити.

(a) АТР-ИК-спектры, (b) термограммы ТГА в проточном N2 с нагревом 10 °C мин-1, производные представлены в ESI рис. S2,† (c) дифрактограммы XRD с использованием Mo Kα (0,71 Å), (d) измерения контактного угла нановолоконного мата (перенесенного на предметное стекло) в зависимости от времени с шагом 2 с в течение первых 12 с (i-vii) и через 20 с (viii). Цитирование: Beatrice Britton, Fangyuan Zhang, David B. Anthony, Ceasar III D. L. Reyes, Michal Pawlus, Gareth R. Williams, Adam J. Clancy; Nanoscale Adv., 2024, Advance Article
(a) АТР-ИК-спектры, (b) термограммы ТГА в проточном N2 с нагревом 10 °C мин-1, производные представлены в ESI рис. S2,† (c) дифрактограммы XRD с использованием Mo Kα (0,71 Å), (d) измерения контактного угла нановолоконного мата (перенесенного на предметное стекло) в зависимости от времени с шагом 2 с в течение первых 12 с (i-vii) и через 20 с (viii). Цитирование: Beatrice Britton, Fangyuan Zhang, David B. Anthony, Ceasar III D. L. Reyes, Michal Pawlus, Gareth R. Williams, Adam J. Clancy; Nanoscale Adv., 2024, Advance Article
Автор: Beatrice Britton et al. Источник: pubs.rsc.org

Хотя «наноспагетти» вряд ли появятся в поваренных книгах, их потенциал огромен. Дальнейшие исследования направлены на изучение их взаимодействия с живыми клетками и скорости биоразложения. Возможно, в будущем эти невидимые глазу нити станут основой для новых биоматериалов, способных восстанавливать поврежденные ткани и органы.

1 комментарий

s
Если и вправду будут такие перспективы у этих нитей, то это отлично. Главное, чтобы были доступны такие технологии большинству, а не части.

Добавить комментарий

Сейчас на главной

Новости

Публикации

Почему в Нигерии строят дома из пластиковых бутылок

В рамках проектов по защите экологии в Нигерии уже несколько лет используют в строительстве пластиковые бутылки, которые обычно отправляют на свалку. Практику ранее применяли рядом с городом...

История Як-24: как сложилась судьба советского «летающего вагона»

У Як-24 не было привычного хвостового винта. Вместо него над длинным фюзеляжем вращались два больших несущих винта: один впереди, другой сзади. Внутри находилась просторная кабина для солдат и...

Учёный годами убирал морских звёзд с одного участка берега — простой эксперимент изменил представление об экосистемах

В начале 1960-х эколог Роберт Пейн выбрал на тихоокеанском побережье штата Вашингтон небольшой участок скалистого берега и начал делать с ним вещь, которая со стороны выглядела почти бессмысленно....

Обзор AOHI Future AI 280W (AOC-C022): настольная 6-портовая GaN-зарядка с честными 240 Вт (48В) на одном порту и без троттлинга

Мощных многопортовых зарядок сейчас хватает, но у большинства заявленные 250-300 Вт существуют только на коробке: через 10-15 минут нагрузки они сбрасывают мощность. AOHI AOC-C022 заявляет 280 Вт...

Обзор и сравнение моделей СЖО Ocypus Sigma L36: а только ли в дисплеях дело?

При выборе охладителя для своего процессора глаза просто разбегаются от количества предложенных вариантов на рынке. Каких только видов тех же дисплеев не представлено различными...

Почему защиту от мышей и зайцев нужно ставить уже в ноябре, а не ждать снега

Если вы ждете первого снега, чтобы укрыть стволы, вы уже опоздали. Самый пик повреждений приходится на те недели, когда сугробов еще нет, а земля уже схватилась морозом