Представьте, что вы держите в руках самый тонкий в мире кусочек спагетти — это нанофибровое волокно, созданное командой из Университетского колледжа Лондона (UCL). Его толщина примерно в 200 раз меньше толщины человеческого волоса, что делает его поистине удивительным творением.
Хотя эти спагетти не появятся в меню итальянского ресторана в ближайшее время, они были созданы в лаборатории с целью их применения в различных областях, включая медицину и промышленный дизайн.
Исследование, посвященное этому крошечному волокну, было опубликовано в журнале Nanoscale Advances. Команда использовала сканирующий электронный микроскоп, который позволил им получить детальное изображение образца, сканируя его сфокусированным пучком электронов.
Следующей по тонкости известной пастой является суфилиндеу, или «нити Бога», которые изготавливаются вручную мастером по производству пасты в городе Нуоро на Сардинии. Ширина суфилиндеу составляет около 400 микрон, что примерно в 1000 раз больше, чем у этого нового лабораторного изобретения, созданного методом электростатического осаждения. При ширине всего 372 нанометра эти новые спагетти тоньше некоторых световых волн.
— К сожалению, я не думаю, что это полезно для макаронных изделий, так как они переварятся меньше чем за секунду, прежде чем вы успеете снять их со сковороды, — говорит соавтор исследования и специалист по фармацевтическим материалам из Университетского колледжа Лондона Гарет Уильямс.
Нановолокна представляют собой волокнистые материалы размером менее 100 нанометров (нм), что соответствует одной миллиардной части метра. Для сравнения, ширина человеческого волоса составляет от 80 000 до 100 000 нанометров.
Особенно многообещающими являются нановолокна из крахмалистых растительных материалов, которые накапливают избыток глюкозы. Их можно использовать в повязках для заживления ран, так как они пористые и пропускают воду и влагу, но не бактерии. Их также можно применять для регенерации костей и доставки лекарств.
— Нанофибры исследуются в качестве каркаса для восстановления тканей, поскольку они имитируют внеклеточный матрикс — сеть белков и других молекул, создаваемых клетками для поддержки, — сказал Уилльямс.
Однако для получения этих нановолокон необходимо извлечь крахмал из растительных клеток, что требует много энергии и воды. Поэтому химики ищут более эффективный способ.
— Крахмал — многообещающий материал, так как он в изобилии, возобновляем и биоразлагаем, но очистка крахмала требует длительной обработки, — сказал соавтор исследования Адам Клэнси из Университетского колледжа Лондона.
Более экологичным методом было бы создание нановолокон непосредственно из богатого крахмалом ингредиента, такого как мука, которая является основой для макаронных изделий.
В своем новом исследовании команда ученых создала спагетти диаметром всего 372 нанометра, используя метод электроформовки. Этот метод заключается в том, что электрический заряд вытягивает нити из смеси муки и жидкости через кончик иглы. Эту работу выполнила студентка UCL Беатрис Бриттон в рамках магистерской диссертации по химии.
— Чтобы приготовить спагетти, нужно пропустить смесь воды и муки через металлические отверстия. В нашем исследовании мы сделали то же самое, но вместо воды использовали электрический заряд. Получились буквально спагетти, но гораздо меньшего размера, — говорит Клэнси.
Игла и металлическая пластина образуют два полюса батареи. При добавлении электрического заряда смесь вытекает на пластину.
Однако электроформовка с использованием богатой крахмалом белой муки оказалась сложнее, чем с чистым крахмалом. В муке больше примесей — белка и целлюлозы, которые делают смесь более вязкой.
Чтобы решить эту проблему, команда использовала вместо воды муку и муравьиную кислоту. Муравьиная кислота разрушает скопления спиралей крахмала, делая макароны усваиваемыми. Она испаряется при контакте с металлической тарелкой, а смесь нагревалась несколько часов, прежде чем ее медленно охладить.
Новая «нанопаста» сформировала слой нановолокон шириной около 2 сантиметров. Каждая отдельная нить слишком узкая для фиксации камерой или микроскопом. Для измерения их ширины команда использовала сканирующий электронный микроскоп.
— Мы показали, что можно создать нановолокна из муки более простым способом. Следующим шагом будет изучение свойств этого продукта: как быстро он распадается, как взаимодействует с клетками и можно ли производить его в больших масштабах, — говорит Клэнси.
Генетическое редактирование улучшает вкус современных помидоров. Ученые создали новый сорт с повышенным содержанием сахара. О том, можно ли таким образом прокачать другие овощи, фрукты и ягоды, читайте в материале 56orb.