Исследователи из Университета Тафтса разработали метод создания материалов на основе шелка, которые не впитывают воду и проявляют антипригарные характеристики, превосходящие свойства современных антипригарных поверхностей. Об этом в минувшую пятницу сообщила пресс-служба учебного ведомства.

Шёлк полученный от тутового шелкопряда теперь можно использовать для создания антипригарных поверхностей. Credit: alberto clemares expósito/iStock

Расщепление шелкового фиброина

Данное исследования связано с расщеплением волокон до базового белкового элемента - фиброина шелка.

"Что делает шелк таким уникальным материалом, так это то, что он не только может принимать самые разные формы, но и способен легко изменять свои свойства путем химической модификации фибриллярного белка", - рассказывает Кришна Кумар Робинсон профессор химии в Тафтсе.

"Если нам потребуется сделать из фибриллярного шёлка ортопедические винты, которые поглощаются организмом с разной скоростью, мы модифицируем химический состав", - считает ученый. "Если мы хотим создать датчик крови, который будет определять кислород, или глюкозу, или другие компоненты, мы также меняем химический состав". В рамках данного эксперимента нам удалось модифицировать фиброин шелка, так что он стал отталкивать воду. Кроме того, мы можем регулировать материал меняя его характеристики, добиваясь большей или меньшей водоотталкивающей эффективности".

Использование перфторуглеродов

Учёным удалось достичь столь высокого уровня "антипригарности", покрыв поверхность фиброина шёлка короткими химическими цепочками, включающими углерод и фтор, которые называются перфторуглеродами. Такие цепочки не вступают в реакцию с другими химическими веществами и не взаимодействуют с белками или иными биологическими химическими веществами нашего организма.

Ученые измерили антипригарное свойство, наблюдая за тем, как вода скапливается на поверхности нового материала. Они обнаружили, что на антипригарном шелке, отлитом в бруски с максимально высоким содержанием перфторуглеродов, вода буквально отталкивалась от поверхности и скатывалась в капли. Более того, это касалось не только воды, но и любого другого вещества, основным компонентом которого была вода.

Антипригарные материалы зачастую используются в процессе приготовления пищи. Sanan Israyilli/iStock 

Антипригарные поверхности на основе шелка теперь могут стать более безопасной альтернативой коммерчески доступным антипригарным покрытиям, которые несут риск поглощения химических веществ организмом. Исследователи отмечают, что их изобретение может найти самое широкое применение. 

"Результаты наших экспериментов по трансформации шелка для защиты от воды помогли нам в работе по изменению его других функциональных свойств, таких как способность менять цвет, проводить электрический заряд, сохраняться или разрушаться в биологической среде", - говорит Дэвид Каплан, профессор инженерного факультета Тафтсе.

Помимо использования в медицинских приборах, новый материал может найти практическое применение в качестве автомобильных лобовых стекол, с которых дождевая вода будет мгновенно скатываться без использования стеклоочистителей, а также в качестве покрытий для металлических изделий, предотвращающих появление ржавчины, или для тканей, облегчающих их очистку.

"Модификация медицинских устройств для предотвращения пагубного воздействия воды и других биологических веществ может сохранить их прочность и целостность до тех пор, пока это необходимо", - объясняет Джулия Фаунтин, аспирантка в лаборатории Кумара и соавтор статьи.

"Шелк и без того относительно инертен для иммунной системы, поэтому изменение его способности отталкивать клетки или другие вещества может сделать его еще более полезным".

Результаты данного эксперимента были зарегистрированы в химическом издании ChemBioChem. 

Источники: Journal Eurekalert.org, Journal ChemBioChem.
1. (https://www.eurekalert.org/news-releases/965788)
2. (https://chemistry-europe.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/cbic.202200429)