Ученые нашли простой способ скручивания нановолокон

Знаете ли вы, что шелковая ткань делается из… ну, слюны червей?

То, как шелкопряды вьют свои коконы из волокон своей слизистой слюны, теперь помогает ученым легче создавать новые биомедицинские материалы.

Исследователи, сообщающие в Nano Letters ACS, имитировали, казалось бы, простое качание головы тутового шелкопряда, чтобы создать более устойчивые микро- и нановолокна с меньшим количеством оборудования, чем другие подходы.

Нановолокна становятся все более привлекательным материалом для различных применений, включая перевязочные материалы для ран и гибкую электронику.

Но производить волокна не всегда легко, особенно потому, что их толщина составляет всего несколько нанометров — это в несколько тысяч раз тоньше, чем ширина человеческого волоса.

Самые недавно разработанные методы прядения нановолокон сложны или медленны, или они производят комковатые волокна.

Тем не менее, один «ученый», который, похоже, решил эту проблему, — шелкопряд. Это извивающееся существо выделяет в своей слюне раствор из двух белков, который он непрерывно вытягивает в длинную тонкую шелковую нить.

Затем червь прилипает и тянет эту единственную нить несколько раз, пока не завернет ее в шелковый кокон, который люди разматывают, чтобы сплести шелковую ткань.

Итак, Ю Ван, Вей Ян, Сюевэй Фу и их коллеги хотели разработать метод прядения нановолокон, вдохновленный шелкопрядом, который мог бы производить непрерывные однородные нити быстро и легко с минимальным оборудованием.

Чтобы создать нити, исследователи воткнули множество крошечных микроигл в кусок пенопласта, пропитанного раствором полиэтиленоксида, а затем вытащили иглы в процессе, называемом вращением с микроадгезией (MAG).

Различные типы нитей были созданы путем имитации того, как шелкопряды двигают головой при производстве шелка: вытягивание прямо назад приводило к упорядоченным, ориентированным волокнам; раскачивание или вибрация созданных сшитых волокон; а при повороте массива игл получилось скрученное волокно «все в одном».

Кроме того, эти нити не слипались, что могло произойти в ранее разработанных методах.

Еще более упрощенная версия спиннинга MAG не требует микроигл. В этом случае естественная шероховатость пенопласта выступала в качестве точки прилегания микроигл.

Исследователи просто пропитали раствором полимера два куска пенопласта и раздвинули их, легко и мгновенно скрутив между ними нити. Используя эту стратегию, они вытягивали пряди и помещали их прямо на кожу человека, чтобы мгновенно создать индивидуальную повязку.

Эти волокна бинта также содержали антибиотик, который успешно ингибировал рост бактерий. Исследователи говорят, что эта работа может открыть новые возможности для будущих биомедицинских применений нановолокон.

Авторы выражают благодарность Национальному фонду естественных наук Китая и фондам фундаментальных исследований центральных университетов.