Naukowcy stworzyli najcieńsze na świecie spaghetti — każde pasmo jest 200 razy cieńsze od ludzkiego włosa!
Zespół z University College London (UCL) stworzył pasma makaronu około 200 razy cieńsze od ludzkiego włosa. W rzeczywistości są tak cienkie, że nie widać ich nawet pod mikroskopem!
To innowacyjne spaghetti nie służy jednak do jedzenia! Powstało ze względu na szerokie zastosowanie niezwykle cienkich pasm materiału, zwanych nanowłóknami, w medycynie i przemyśle.
Nanowłókna wykonane ze skrobi – produkowane przez większość zielonych roślin w celu magazynowania nadmiaru glukozy – są szczególnie obiecujące i mogą być stosowane w bandażach w celu wspomagania gojenia się ran (ponieważ maty z nanowłókien są wysoce porowate, co pozwala na wnikanie wody i wilgoci, ale nie pozwala bakteriom przedostać się do środka), jako rusztowanie do regeneracji kości i do dostarczania leków. Mają jednak pewną wadę – opierają się na ekstrakcji skrobi z komórek roślinnych i oczyszczaniu, a proces ten wymaga dużej ilości energii i wody.
Bardziej przyjazną dla środowiska metodą, jak twierdzą naukowcy, jest tworzenie nanowłókien bezpośrednio ze składnika bogatego w skrobię, takiego jak mąka, która jest podstawą makaronu.
W nowym artykule w Nanoscale Advances zespół opisuje wytwarzanie spaghetti o średnicy zaledwie 372 nanometrów (miliardowych części metra) przy użyciu techniki zwanej elektroprzędzeniem, w której nici mąki i płynu są przeciągane przez czubek igły za pomocą ładunku elektrycznego. Praca została wykonana przez Beatrice Britton, która przeprowadziła badanie w ramach swojej pracy magisterskiej na UCL.
Jak powiedział współautor badania dr Adam Clancy (UCL Chemistry): „Aby zrobić spaghetti, przepychasz mieszankę wody i mąki przez metalowe otwory. W naszym badaniu zrobiliśmy to samo, z tą różnicą, że przeciągaliśmy naszą mieszankę mąki za pomocą ładunku elektrycznego. To dosłownie spaghetti, ale znacznie mniejsze”.
Nowa „nanopasta” utworzyła matę nanowłókien o średnicy około 2 cm, więc jest widoczna, ale pojedyncze pasmo jest zbyt wąskie, aby można je było wyraźnie uchwycić za pomocą jakiejkolwiek kamery światła widzialnego lub mikroskopu, więc ich szerokość mierzono za pomocą skaningowego mikroskopu elektronowego.
Do czego można wykorzystać nanopastę?
Współautor, profesor Gareth Williams (UCL School of Pharmacy), powiedział: „Nanowłókna, takie jak te wykonane ze skrobi, wykazują potencjał do zastosowania w opatrunkach na rany, ponieważ są bardzo porowate. Ponadto nanowłókna są badane pod kątem wykorzystania jako rusztowanie do odrastania tkanek, ponieważ naśladują macierz pozakomórkową – sieć białek i innych cząsteczek, które komórki budują, aby się podtrzymywać”.
„Skrobia to obiecujący materiał do wykorzystania, ponieważ jest powszechnie dostępna i odnawialna – jest drugim co do wielkości źródłem biomasy na Ziemi, po celulozie – i jest biodegradowalna, co oznacza, że może być rozkładana w organizmie.” – powiedział dr Clancy.
„Ale oczyszczanie skrobi wymaga wielu procesów. Wykazaliśmy, że możliwy jest prostszy sposób wytwarzania nanowłókien z mąki. Następnym krokiem byłoby zbadanie właściwości tego produktu. Chcielibyśmy wiedzieć na przykład, jak szybko się rozpada, jak oddziałuje z komórkami i czy można go produkować na dużą skalę”.
Profesor Williams dodał: „Niestety, nie sądzę, aby nadawał się na makaron, ponieważ rozgotowałby się w mniej niż sekundę”.
Elektroprzędzenie to proces, w którym z mieszanki tworzy się cienkie włókna za pomocą pola elektrycznego. W tym przypadku igła z mieszanką i metalowa płytka działają jak dwa końce baterii. Po przyłożeniu ładunku elektrycznego mieszanka wypływa z igły i osadza się na płytce, zamykając obwód.
Tworzenie włókien z białej mąki bogatej w skrobię jest trudniejsze niż z czystej skrobi. To dlatego, że białka i celuloza obecne w mące sprawiają, że mieszanka staje się zbyt lepka i nieformowalna. Aby rozwiązać ten problem, naukowcy zastąpili wodę kwasem mrówkowym, który rozbija gigantyczne spiralne struktury skrobi (zwane helisami) na mniejsze elementy, bardziej odpowiednie do tworzenia nanowłókien.
Podobny efekt osiąga gotowanie – rozkłada warstwy skrobi, co czyni ją bardziej strawialną. W procesie elektroprzędzenia kwas mrówkowy odparowuje, gdy włókna „przelatują” na metalową płytkę. Dodatkowo naukowcy musieli podgrzewać mieszankę przez kilka godzin i powoli ją schładzać, aby osiągnąć idealną konsystencję do tworzenia ultracienkich włókien.
- University College London; "Chemists create world’s thinnest spaghetti "; https://www.eurekalert.org/news-releases/1065593; 22-11-2024;
