Самая тонкая в мире спагетти «нанопаста» может заживлять раны и восстанавливать ткани
Спагетти - слово, вызывающее мысли о вкусной итальянской кухне и сытных обедах, - приобрело совершенно новое значение в сфере науки.
Представьте себе нити, настолько невероятно тонкие, что они в 200 раз тоньше человеческого волоса - они не предназначены для соуса маринара, но способны произвести революцию в таких разных областях, как медицина и передовое материаловедение.
Недавно группа ученых из Университетского колледжа Лондона (UCL) создала самые тонкие в мире нити материала, которые назвали «спагетти» в попытке соединить привычное с необычным.
Беатрис Бриттон, ведущий автор исследования, выполняла работу в рамках своей магистерской степени по химии в Калифорнийском университете.
«Чтобы приготовить спагетти, вы проталкиваете смесь воды и муки через металлические отверстия. В нашем исследовании мы сделали то же самое, только проталкивали мучную смесь с помощью электрического заряда. Это буквально спагетти, но гораздо меньшего размера», - пояснил соавтор исследования доктор Адам Клэнси с химического факультета Калифорнийского университета.
Однако это удивительное творение не для вашей обеденной тарелки. Его потенциал заключается в новых применениях для заживления ран, регенерации тканей и доставки лекарств, тем самым устанавливая новую планку в нанотехнологиях».
Целебная сила нанопасты «спагетти»
Секрет кроется в ее основе - крахмале. Этот углевод, в изобилии накапливаемый зелеными растениями, открывает перед нами захватывающие перспективы создания нановолокон.
Микроскопические маты нановолокон достаточно проницаемы, чтобы пропускать воду и влагу, и в то же время служат защитным барьером от вредных бактерий.
«Нановолокна, например, из крахмала, могут использоваться для перевязки ран, поскольку они очень пористые», - говорит профессор Гарет Уильямс из Школы фармацевтики UCL.
«Кроме того, нановолокна изучаются на предмет использования в качестве строительных лесов для регенерации тканей, поскольку они имитируют внеклеточный матрикс - сеть белков и других молекул, которые клетки строят для своей поддержки».
Создание спагетти-нанопасты
Нановолокна, изготовленные из крахмала, обладают огромным потенциалом для применения в медицине и промышленности.
Однако традиционные методы производства этих материалов основаны на извлечении и очистке крахмала из растительных клеток - процесс, требующий значительных затрат энергии и воды и вызывающий опасения за состояние окружающей среды.
Команда UCL разработала инновационную альтернативу: создание нановолокон непосредственно из муки, богатой крахмалом, - широко доступного и устойчивого ресурса.
Не требуя интенсивной очистки, этот подход не только снижает потребление ресурсов, но и позволяет использовать обычный пищевой ингредиент неожиданным и преобразующим образом.
Этот метод представляет собой сдвиг в сторону более экологичных нанотехнологий, объединяющий инновации в области материаловедения с экологической ответственностью.
Будущее спагетти-нанопасты
Исследователи с оптимизмом смотрят на будущее этих ультратонких нановолокон, особенно если для их изготовления в качестве исходного материала используется мука с высоким содержанием крахмала.
«Крахмал - многообещающий материал, поскольку его много и он возобновляемый - это второй по величине источник биомассы на Земле после целлюлозы - и он биоразлагаемый, то есть может расщепляться в организме», - говорит доктор Клэнси.
Однако процесс создания нановолокон из муки не лишен сложностей. Такие примеси, как белки и целлюлоза, повышают вязкость смеси, что затрудняет формирование волокон.
В исследовании подчеркивается, что использование муравьиной кислоты вместо воды эффективно разрушает гигантские спирали крахмала, позволяя создавать нановолокна.
Исследователи также тщательно контролировали температуру смеси во время приготовления, чтобы добиться нужной консистенции.
Этот новый подход не только упрощает процесс, но и открывает путь к устойчивым и масштабируемым методам производства.
Почему все это имеет значение?
Несмотря на то что команда добилась значительного прогресса, предстоит еще много работы, чтобы полностью изучить потенциал этого «целебного спагетти».
«Мы показали, что существует более простой способ производства нановолокон из муки. Следующим шагом будет изучение свойств этого продукта. Например, мы хотели бы знать, как быстро он распадается, как взаимодействует с клетками и можно ли производить его в больших масштабах», - объясняет доктор Клэнси.
Универсальность этих нановолокон открывает возможности для применения не только в медицине, но и в таких областях, как экологическая инженерия и производство биоразлагаемых материалов.
Несмотря на перспективность нановолокон на основе крахмала в медицине и промышленности, их кулинарное применение остается недоступным.
«К сожалению, я не думаю, что их можно использовать в качестве пасты, поскольку они переварятся менее чем за секунду, прежде чем вы успеете снять их со сковороды», - с юмором заявил профессор Уильямс.
Исследователи планируют продолжать совершенствовать процесс электроспиннинга и изучать свойства нановолокон, чтобы определить их пригодность для практического применения.
Пока же самые тонкие в мире «спагетти» служат замечательным примером креативности и изобретательности современного материаловедения.
Исследование опубликовано в журнале Nanoscale Advances.
