Шелк и нанотрубки легли в основу прозрачного гибкого материала
Исследователи из Питтсбургского университета соединили нити, производимые тутовым шелкопрядом, с углеродными нанотрубками. Материал может лечь в основу нового поколения биомедицинских устройств и так называемой временной, биоразлагаемой электроники.
Выводы проекта представлены в журнале Американского химического общества Applied Nano Materials, сообщает sciencedaily.com. Шелк тутовых гусениц веками ценился как материал для дорогих тканей. Сегодня его потеснили более дешевые синтетические полимерные продукты, вроде нейлона и полиэстера. Но они не обладают механическими и другими свойствами шелка.
«Это – очень интересный материал. Он состоит из натуральных волокон, и люди тысячелетиями использовали его в производстве текстиля. Но мы, как инженеры, недавно начали признавать потенциал шелка во многих структурах, вроде гибкой биоэлектроники, — отметил доктор Мостафа Бедьюи. – Проблема в том, что для таких задач шелк не должен существовать в виде волокон. Вместо этого мы хотим регенерировать его белки, фиброины, в форме пленок с нужными оптическими, механическими и химическими свойствами».
Но, объясняют авторы, такие структуры отличаются нестабильностью. Бедьюи со своей группой NanoProduct Lab решил, что решить проблему помогут углеродные нанотрубки (УНТ).
«Одно из интересных свойств материала – при распределении в полимерной матрице он локально нагревается под действием микроволнового излучения, — сказал специалист. – Мы заинтересовались, удастся ли использовать этот уникальный феномен для создания нужных трансформаций в белковой структуре».
Ученые изготовили композит из УНТ и регенерированных шелковых фиброинов (РШФ). Используя микроволны и пары растворителя, команда получила уникальный механизм управления белковой структурой. В результате была создана гибкая и прозрачная пленка, напоминающая синтетический полимер, но более прочная и биоразлагаемая. РШФ-УНТ материалы могут использоваться в биомедицинских и электронных устройствах, вроде датчиков, которые должны просуществовать в организме определенное время.
«Мы с нетерпением ждем возможности приступить к новым этапам работы, — сказал доктор Бедьюи. – С научной точки зрения нам еще многое нужно понять о молекулярном взаимодействии между функционализацией на поверхности нанотрубок и белками. Как инженеры, мы хотим разработать настраиваемый производственный процесс превращения коконов шелкопряда в тонкие пленки для следующего поколения носимый и имплантируемых устройств».
