[ad_1]

Исследователи разработали метод изготовления материалов на основе шелка, которые не прилипают к воде или почти ко всему, что содержит воду.
Модифицированный шелк, который можно формовать, например, из пластика, или наносить на поверхности в виде пленки, обладает антипригарными свойствами, которые превосходят свойства антипригарных поверхностей, обычно используемых на кухонной посуде.
Он может иметь приложения, которые распространяются на широкий спектр потребительских и медицинских товаров.
Шелк — это натуральное волокно, сотканное мотыльками, которое на протяжении тысячелетий использовалось для изготовления прочных и тонких тканей, а также хирургических швов для закрытия ран.
Совсем недавно ученые научились расщеплять волокна до их основного белкового элемента — фиброина шелка — и превращать его в гели, пленки, губки и другие формы для создания всевозможных вещей, таких как имплантируемые ортопедические винты и текстильные чернила, меняющие цвет в зависимости от времени суток. реакция на химию тела.
«Что делает шелк таким уникальным материалом, так это то, что он не только может принимать широкий спектр форм и форм, но и его свойства можно легко изменить путем химической модификации фиброина шелка», — говорит Кришна Кумар, профессор химии в Университете Тафтса. .
«Если мы хотим изготовить ортопедические винты, которые с разной скоростью усваиваются организмом, используя фиброин шелка, мы модифицируем химический состав», — говорит он.
«Если мы хотим создать датчик крови, который обнаруживает кислород, глюкозу или другие компоненты крови, мы модифицируем химический состав. В этом исследовании мы модифицировали фиброин шелка, чтобы он отталкивал воду, и мы можем сделать это таким образом, чтобы «настроить» материал так, чтобы он был более или менее водоотталкивающим».
Исследование опубликовано в журнале ChemBioChem.
Бусины воды
Чтобы превратить шелк в водоотталкивающий материал, исследователи покрыли поверхность фиброина шелка короткими химическими цепями, содержащими углерод и фтор, называемыми перфторуглеродами.
Эти цепи очень стабильны и не реагируют с другими химическими веществами, а также не взаимодействуют с белками и другими биологическими химическими веществами в организме.
В то время как естественная поверхность протеина шелка действует как магнит для воды, с отрицательно и положительно заряженными ветвями на шёлке, притягивающими воду, протеин шёлка, покрытый перфторуглеродами, оставляет мало места для захвата водой.
Перфторуглероды даже сопротивляются притяжению, вызванному другими силами, которые обычно сближают молекулы. Изменение количества и длины перфторуглеродных цепей на протеине шелка может регулировать его «неклейкость». Люк Дэвис, доцент кафедры химии, установил уровень фтора, необходимый на поверхности шелка для проявления антипригарных свойств.
Химический синтез осуществляется в мягких условиях, поэтому, в отличие от производства других антипригарных материалов, производственный процесс может быть более безопасным как для рабочих, так и для окружающей среды. Более безопасное производство и возобновляемый биологический источник материала являются важными факторами устойчивости.
Исследователи измерили антипригарные свойства, наблюдая за тем, как вода собирается на поверхности материала — подобно тому, как вода скатывается с вощеной машины. На самом деле, на антипригарном шелке, сформованном в бруски с использованием самого высокого уровня перфторуглеродов, вода скатывалась в капли, которые округлялись еще плотнее, чем на тефлоне.
С антипригарного шелка скатывается не только вода, но и любое вещество, основным компонентом которого является вода, включая различные продукты питания, кровь, клетки и ткани. Хотя перфторированные материалы не тестировались в этом исследовании, известно, что они также отталкивают масла.
«Модификация медицинских устройств для предотвращения вредного взаимодействия с водой и другими биологическими препаратами может сохранить прочность и целостность до тех пор, пока они необходимы», — объясняет соавтор Джулия Фонтейн, аспирант лаборатории Кумара. «Шелк уже относительно инертен для иммунной системы, поэтому настройка его способности отталкивать клетки или другие вещества может сделать его еще более полезным».
Больше, чем медицинское использование
Преимущества антипригарных поверхностей выходят далеко за рамки медицинского применения.
Несмотря на опасения по поводу химических веществ, поглощаемых организмом из имеющихся в продаже антипригарных покрытий, антипригарные покрытия на шелковой основе могут предложить альтернативный вариант, который можно изучить на предмет его относительной безопасности.
Можно также представить автомобильные ветровые стекла, с которых дождевая вода просто скатывается без использования дворников, покрытия на металлах, помогающие предотвратить ржавчину, или на тканях, облегчающие их очистку.
«Успех, которого мы добились в модификации шелка для отталкивания воды, расширяет наши успехи в химической модификации шелка для других функций, таких как способность изменять цвет, проводить электрический заряд, сохраняться или разлагаться в биологической среде», — говорит Дэвид Каплан, профессор инженерия.
«Как белок, шелк хорошо подходит для модульной химии — способности «подключать» различные функциональные компоненты к естественному каркасу».
Автор Майк Сильвер.
[ad_2]
Source