De opmerkelijke eigenschappen van een recent ontdekt inktviseiwit kunnen een revolutie teweegbrengen in materialen op een manier die onbereikbaar zou zijn met conventioneel plastic, vindt een recensie gepubliceerd in Grenzen in de chemie . Afkomstig uit de geringde tanden van de roofzuchtige armen van een inktvis, dit eiwit kan worden verwerkt tot vezels en films met toepassingen variërend van 'slimme' kleding voor gezondheidsmonitoring, tot zelfherstellende recyclebare stoffen die de vervuiling door microplastics verminderen. Materialen gemaakt van dit eiwit zijn milieuvriendelijk en biologisch afbreekbaar, met duurzame grootschalige productie bereikt met behulp van laboratoriumcultuurmethoden.

"Inktviseiwitten kunnen worden gebruikt om materialen van de volgende generatie te produceren voor een groot aantal gebieden, waaronder energie en biogeneeskunde, evenals de veiligheids- en defensiesector, " zegt hoofdauteur Melik Demirel, Lloyd en Dorothy Foehr Huck leerstoel in biomimetische materialen, en directeur van het Center for Research on Advanced Fiber Technologies (CRAFT) aan de Penn State University, VS. "We hebben de huidige kennis over op inktvisringtanden gebaseerde materialen beoordeeld, die een uitstekend alternatief zijn voor kunststoffen omdat ze milieuvriendelijk en ecologisch duurzaam zijn."

Inktvisringtanden zijn alleskunners

Terwijl de mensheid ontwaakt voor de nasleep van een 100-jarig feest van plasticproductie, we beginnen gehoor te geven aan de waarschuwingen van de natuur - en haar oplossingen.

"De natuur produceert een verscheidenheid aan slimme materialen die in staat zijn tot omgevingswaarneming, zelfherstellend en uitzonderlijke mechanische functie. Deze materialen, of biopolymeren, hebben unieke fysieke eigenschappen die niet gemakkelijk worden gevonden in synthetische polymeren zoals plastic. belangrijk, biopolymeren zijn duurzaam en kunnen worden ontwikkeld om hun fysieke eigenschappen te verbeteren, ’ legt Demirel uit.

de oceanen, die de dupe zijn geworden van plasticvervuiling, staan ​​centraal in de zoektocht naar duurzame alternatieven. Een nieuw ontdekt eiwit van inktvisringtanden (SRT) - cirkelvormige roofzuchtige aanhangsels op de zuignappen van inktvis, gebruikt om prooien stevig vast te grijpen - heeft belangstelling gekregen vanwege zijn opmerkelijke eigenschappen en duurzame productie.

De elasticiteit, flexibiliteit en sterkte van op SRT gebaseerde materialen, evenals hun zelfgenezing, optisch, en thermische en elektrisch geleidende eigenschappen, kunnen worden verklaard door de verscheidenheid aan moleculaire arrangementen die ze kunnen aannemen. SRT-eiwitten zijn opgebouwd uit bouwstenen die zo zijn gerangschikt dat microfasescheiding optreedt. Dit is een vergelijkbare situatie als olie en water, maar op een veel kleinere, nanoschaal. De blokken kunnen niet volledig worden gescheiden om twee verschillende lagen te produceren, dus in plaats daarvan worden vormen op moleculair niveau gemaakt, zoals herhalende cilindrische blokken, ongeordende klitten of geordende lagen. De gevormde vormen dicteren de eigenschappen van het materiaal en wetenschappers hebben hiermee geëxperimenteerd om op SRT gebaseerde producten voor verschillende toepassingen te produceren.

In de textielindustrie, SRT-eiwit zou een van de belangrijkste bronnen van microplasticvervuiling kunnen aanpakken door een slijtvaste coating te bieden die microvezelerosie in wasmachines vermindert. evenzo, een zelfherstellende SRT-eiwitcoating kan de levensduur en veiligheid van schadegevoelige biochemische implantaten verlengen, evenals kledingstukken die zijn gemaakt voor bescherming tegen chemische en biologische middelen voor oorlogsvoering.

Het is zelfs mogelijk om meerdere lagen SRT-eiwitten te verweven met andere verbindingen of technologie, wat zou kunnen leiden tot de ontwikkeling van 'slimme' kleding die ons kan beschermen tegen vervuilende stoffen in de lucht en tegelijkertijd onze gezondheid in de gaten kan houden. De optische eigenschappen van op SRT gebaseerde materialen betekenen dat deze kleding ook informatie over onze gezondheid of omgeving kan weergeven. Flexibele op SRT gebaseerde fotonische apparaten:componenten die licht manipuleren of detecteren, zoals LED's en optische displays, die doorgaans worden vervaardigd met harde materialen zoals glas en kwarts, zijn momenteel in ontwikkeling.

"SRT-fotonica is biocompatibel en biologisch afbreekbaar, dus zou kunnen worden gebruikt om niet alleen draagbare gezondheidsmonitoren te maken, maar ook implanteerbare apparaten voor biosensing en biodetectie, ’, voegt Demirel toe.

Bij het maken van deze film is geen enkele inktvis gewond geraakt

Een van de belangrijkste voordelen van op SRT gebaseerde materialen ten opzichte van synthetische materialen en kunststoffen gemaakt van fossiele brandstoffen zijn de eco-referenties. SRT-eiwitten zijn goedkoop en gemakkelijk te produceren uit hernieuwbare bronnen en onderzoekers hebben een manier gevonden om het te produceren zonder een inktvis te vangen. "We willen de natuurlijke bronnen van inktvissen niet uitputten en daarom produceren we deze eiwitten in genetisch gemodificeerde bacteriën. Het proces is gebaseerd op op fermentatie en gebruikt suiker, water, en zuurstof om biopolymeren te produceren, ’ legt Demirel uit.

Het is te hopen dat de op SRT gebaseerde prototypen binnenkort op grotere schaal beschikbaar zullen komen, maar er is meer ontwikkeling nodig.

Demirel legt uit, "Het opschalen van deze materialen vereist extra werk. We werken nu aan de verwerkingstechnologie van deze materialen, zodat we ze beschikbaar kunnen maken in industriële productieprocessen."