Seide fasziniert den Menschen seit Jahrhunderten. Seide ist ein Abfallprodukt von Seidenraupen und eine Naturfaser mit unglaublichen Eigenschaften wie Weichheit und Festigkeit.
Synthetische Alternativen wurden wie Nylon und Polyester entwickelt. Keiner von ihnen kommt jedoch der Brillanz von Seide nahe. Dieses luxuriöse Material hat jetzt fiel den Wissenschaftlern auf die glauben, dass dies der Schlüssel zu einer neuen Generation biomedizinischer Geräte sein könnte, einschließlich biologisch abbaubare Elektronik .
Naturfasern für fortgeschrittene biomedizinische Anwendungen
Forscher aus der Forschung von Swanson School of Engineering der Universität Pittsburgh erforschen die Kombination von Seide mit Kohlenstoffnanoröhren „Seide ist ein sehr interessantes Material. Es besteht aus Naturfasern, die Menschen seit Tausenden von Jahren zur Herstellung hochwertiger Textilien verwenden, aber wir als Ingenieure haben kürzlich begonnen, Seide zu schätzenPotenzial für viele neue Anwendungen wie die flexible Bioelektronik aufgrund ihrer einzigartigen Biokompatibilität, biologischen Abbaubarkeit und mechanischen Flexibilität “ notiert Mostafa Bedewy, Assistenzprofessor für Wirtschaftsingenieurwesen an der Swanson School und Hauptautor eines neuen Forschungspapiers.
Die Wissenschaftler müssen die Seide von ihren natürlich vorkommenden Fasern in Seidenproteine umwandeln. “Das Problem ist, dass wir, wenn wir Seide für solche Anwendungen verwenden möchten, nicht wollen, dass sie in Form von Fasern vorliegtSeidenproteine, sogenannte Fibroine, in Form von Filmen regenerieren wollen, die die gewünschten optischen, mechanischen und chemischen Eigenschaften aufweisen “Bedewy sagt.
Forscher werden das Potenzial von Seide in Wearables weiter untersuchen
Diese regenerierten Seidenfibroine RSFs sind jedoch im Allgemeinen in Wasser instabil und haben aufgrund der Schwierigkeit, die molekulare Struktur der Fibroinproteine in RSF-Filmen genau zu steuern, weniger mechanische Eigenschaften als natürliche Seide. Um diese Hürde zu überwinden, haben Bedewy und sein NanoProduktLaborgruppen, die mit den molekularen Wechselwirkungen zwischen Nanoröhrchen und Fibroinen experimentieren, könnten es ermöglichen, die Struktur von RSF-Proteinen zu „optimieren“.
„Einer der interessanten Aspekte von CNTs ist, dass sie sich lokal erwärmen, wenn sie in einer Polymermatrix dispergiert und Mikrowellenstrahlung ausgesetzt werden“, Dr. Bedewy. erklärt . „Wir haben uns also gefragt, ob wir dieses einzigartige Phänomen nutzen können, um die gewünschten Transformationen in der Fibroinstruktur um die CNTs in einem„ RSF-CNT “-Komposit zu erzeugen.“
Laut den Forschern hat die Kombination der Mikrowellenbestrahlung und der Lösungsmitteldampfbehandlung dazu beigetragen, einen Kontrollmechanismus für die Proteinstruktur zu schaffen, und zu einem flexiblen und transparenten Film geführt. Der neue Film ähnelt synthetischen Polymeren, ist jedoch nachhaltiger und abbaubarer"Wir freuen uns, diese Arbeit in Zukunft weiter voranzutreiben, da wir uns darauf freuen, die wissenschaftlichen und technologischen Aspekte dieser einzigartigen Funktionsmaterialien zu entwickeln", so Dr. Bedewy. sagte.
„Aus wissenschaftlicher Sicht gibt es noch viel mehr zu verstehen über die molekularen Wechselwirkungen zwischen der Funktionalisierung auf Nanoröhrenoberflächen und Proteinmolekülen. Aus technischer Sicht wollen wir skalierbare Herstellungsverfahren entwickeln, um Kokons aus natürlicher Seide aufzunehmen und zu transformierensie zu funktionellen Dünnfilmen für tragbare und implantierbare elektronische Geräte der nächsten Generation. “
Das Forschungsteam wird diese Verfahren weiterentwickeln, um ihr Potenzial für den Einsatz in flexibler Elektronik, biomedizinischen Geräten und transienter Elektronik wie Sensoren auszuschöpfen.
Die Studie, „Förderung der helixreichen Struktur in Seidenfibroinfilmen durch molekulare Wechselwirkungen mit Kohlenstoffnanoröhren und selektives Erhitzen für transparente biologisch abbaubare Bauelemente“ wurde auf dem Cover der Zeitschrift American Chemistry Society vom 26. Oktober vorgestellt angewendet Nanomaterialien .
Via : Ingenieurwesen