В Британии ученые научились заменять пластик паучим шелком
Британские ученые разработали полимерную пленку, имитирующую свойства паучьего шелка. Согласно результатам исследования, опубликованного в журнале Nature Communications, данное вещество позволит заменить пластик.
Полимеры природного происхождения или материалы, полученные из возобновляемых источников, активно исследуются в качестве альтернативных строительных блоков для замены их синтетических аналогов, таких как полиэтилентерефталат и поливинилхлорид. Изделия с таким составом продолжают накапливаться, что приводит к глобальной и острой экологической проблеме. Чтобы решить вопрос, ученые задались целью разработать легкоразлагаемый материал. В этом контексте молекулы полипептидов представляют собой привлекательный строительный блок, который может быть получен из природных источников, что делает их пригодными для изготовления биоразлагаемых структур. Белки обладают склонностью к молекулярной самоорганизации и самосборке, что лежит в основе их роли в широком спектре процессов в живых системах, включая создание природных функциональных материалов с необходимыми характеристиками. На сегодняшний день создание пленок на их основе посредством контролируемой самосборки в основном сосредоточено на использовании синтетических пептидов, природных белков животного происхождения, таких как шелк, бета-лактоглобулин и лизоцим или белки, полученные с помощью белковой инженерии.
Однако разработка пленок на белковой основе для практического применения остается сложной задачей из-за высоких производственных затрат, потенциальной аллергенности и воздействия на окружающую среду из-за использования сырья животного происхождения. Более того, большинство белков растительного происхождения плохо растворимы в воде, что создает фундаментальные проблемы для контроля их самосборки в упорядоченные структуры. На сегодняшний день достигнут прогресс в использовании комплексной очистки белков для селективного извлечения водорастворимых веществ, что еще больше ограничивает масштабируемость процесса.
Ученые описали метод адаптации нано- и микромасштабных архитектур для создания функциональных гибких структур на основе растительных белков с помощью многомасштабного подхода к самосборке. Он основан на использовании бинарных смесей уксусной кислоты и воды в качестве экологически чистого растворителя. Эта стратегия позволяет получить материал с усиленными межмолекулярными взаимодействиями, управляемыми образованием водородных связей, позволяющими их самосборку в широкие сети. В рамках проведенного эксперимента для последующей очистки был взят изолят соевого белка.
На втором этапе удаление растворителя можно получить нерастворимую в воде структуру с выгодными оптическими и механическими свойствами. Эта стратегия открывает новые возможности для обработки белков растительного происхождения, преодолевая ограничения, связанные с плохой растворимостью в воде, и предлагает улучшенный уровень контроля наноразмерных свойств материала. В итоге ученые получили полимерную пленку, имитирующую свойства паучьего шелка, которой можно использоваться для создания множества изделий в областях материаловедения и фотоники. Предполагается, что новый продукт возьмет в оборот компания Xampla, которая ищет замену одноразового пластика.
Источник: www.nature.com
Изображение взято с: pexels.com
Полимеры природного происхождения или материалы, полученные из возобновляемых источников, активно исследуются в качестве альтернативных строительных блоков для замены их синтетических аналогов, таких как полиэтилентерефталат и поливинилхлорид. Изделия с таким составом продолжают накапливаться, что приводит к глобальной и острой экологической проблеме. Чтобы решить вопрос, ученые задались целью разработать легкоразлагаемый материал. В этом контексте молекулы полипептидов представляют собой привлекательный строительный блок, который может быть получен из природных источников, что делает их пригодными для изготовления биоразлагаемых структур. Белки обладают склонностью к молекулярной самоорганизации и самосборке, что лежит в основе их роли в широком спектре процессов в живых системах, включая создание природных функциональных материалов с необходимыми характеристиками. На сегодняшний день создание пленок на их основе посредством контролируемой самосборки в основном сосредоточено на использовании синтетических пептидов, природных белков животного происхождения, таких как шелк, бета-лактоглобулин и лизоцим или белки, полученные с помощью белковой инженерии.
Однако разработка пленок на белковой основе для практического применения остается сложной задачей из-за высоких производственных затрат, потенциальной аллергенности и воздействия на окружающую среду из-за использования сырья животного происхождения. Более того, большинство белков растительного происхождения плохо растворимы в воде, что создает фундаментальные проблемы для контроля их самосборки в упорядоченные структуры. На сегодняшний день достигнут прогресс в использовании комплексной очистки белков для селективного извлечения водорастворимых веществ, что еще больше ограничивает масштабируемость процесса.
Изображение взято с: pexels.com
Ученые описали метод адаптации нано- и микромасштабных архитектур для создания функциональных гибких структур на основе растительных белков с помощью многомасштабного подхода к самосборке. Он основан на использовании бинарных смесей уксусной кислоты и воды в качестве экологически чистого растворителя. Эта стратегия позволяет получить материал с усиленными межмолекулярными взаимодействиями, управляемыми образованием водородных связей, позволяющими их самосборку в широкие сети. В рамках проведенного эксперимента для последующей очистки был взят изолят соевого белка.
На втором этапе удаление растворителя можно получить нерастворимую в воде структуру с выгодными оптическими и механическими свойствами. Эта стратегия открывает новые возможности для обработки белков растительного происхождения, преодолевая ограничения, связанные с плохой растворимостью в воде, и предлагает улучшенный уровень контроля наноразмерных свойств материала. В итоге ученые получили полимерную пленку, имитирующую свойства паучьего шелка, которой можно использоваться для создания множества изделий в областях материаловедения и фотоники. Предполагается, что новый продукт возьмет в оборот компания Xampla, которая ищет замену одноразового пластика.
Источник: www.nature.com
