Geavanceerde materialen publiceerde onlangs de bevindingen van Technion-onderzoekers die geleiders hebben gemaakt die relevant zijn voor de opwekking van zonne-energie, biomedische techniek, en meer met bijproducten van de voedingsindustrie die anders als afval zouden worden weggegooid. De technologie die in het artikel wordt gedemonstreerd, maakt de eenvoudige, snel, kostenefficiënt, en milieuvriendelijke productie van biopolymeren, waaronder toepassing voor elektrofysiologische signaaldetectie.

De studie werd uitgevoerd in de Schulich Faculteit der Scheikunde onder leiding van assistent-professor Nadav Amdursky, hoofd van het laboratorium voor biopolymeren en bio-elektronica, en promovendi Ramesh Nandi en Yuval Agam. Volgens prof. Amdursky, "De huidige wereldwijde groene trend is de industrie niet voorbijgegaan, en tal van groepen wereldwijd werken aan nieuwe oplossingen die de vervuiling die wordt veroorzaakt door de productie van synthetische materialen en door hun aanwezigheid zelf, zullen beperken. Een van de opties is, natuurlijk, het gebruik van natuurlijke materialen, en de grote uitdaging is om ze aan te passen aan de behoeften."

De twee belangrijkste benaderingen in milieubewuste chemie zijn milieuchemie:het creëren van milieuvriendelijke materialen; en duurzame chemie:productie op basis van beschikbare afbreekbare materialen en energie-efficiënte processen. Het huidige onderzoek integreert de twee benaderingen in een milieuvriendelijk productieproces dat milieuvriendelijke producten oplevert in de context van geleidende polymeren.

Polymeren zijn lange ketens die bestaan ​​uit duizenden bouwstenen die monomeren worden genoemd. Zijde, wol en katoenvezels zijn voorbeelden van natuurlijke polymeren, terwijl nylon en PVC synthetische polymeren zijn. Geleidende polymeren zijn een subgroep van polymeren, en ze dienen voor een grote verscheidenheid aan toepassingen:elektronica, energie opslag, brandstofcellen, medicijn, en anderen. Deze polymeren worden momenteel geproduceerd met behulp van processen die kostbaar zijn en vervuiling veroorzaken door het gebruik van derivaten van olie, gas, en fossiele brandstof.

Het alternatief dat door het Technion-onderzoeksteam wordt voorgesteld, zijn eiwitpolymeren - moleculen die aanwezig zijn in verschillende biologische weefsels zoals zijde- en wolvezels, spinnenweb, haar, en nagels. Hier, zoals genoemd, het zijn bijproducten van de voedingsindustrie die anders als afval zouden worden weggegooid. Volgens prof. Amdursky, "De inspiratie om eiwitten te gebruiken om geleidende polymeren te maken, is ontstaan ​​​​uit de unieke functie van eiwitten in de natuur - ze zijn exclusief verantwoordelijk voor het transporteren van verschillende ladingsdragers in flora en fauna, bijvoorbeeld, in cellulaire ademhaling of in fotosynthese in planten."

De onderzoekers creëerden transparante polymeerfilms met een hoge geleidbaarheid. Deze film is geschikt voor biologische en biomedische toepassingen omdat hij niet giftig is. Het is biologisch afbreekbaar in het menselijk lichaam, en kan worden uitgerekt tot ongeveer 400% van de oorspronkelijke lengte, zonder de elektrische eigenschappen aanzienlijk aan te tasten. De geleidbaarheid is een van de hoogste die is gedetecteerd in biologische materialen.

Volgens prof. Amdursky, "De productie van de film in ons onderzoek was een proces in één pot, spontaan, goedkoop, snel, energiezuinig, en niet-vervuilend. In het artikel, we demonstreren het gebruik van de film als 'kunstmatige huid' die niet-invasief elektrofysiologische signalen bewaakt. Deze signalen spelen een belangrijke rol bij hersen- en spieractiviteit, en daarom is hun externe monitoring een zeer belangrijke uitdaging."

Prof. Amdursky benadrukt dat aangezien deze technologie is ontworpen voor toepassing en commercialisering, "de economische overweging is de sleutel, en bijgevolg, het is van het grootste belang om de kosten van productieprocessen te verlagen, zodat ze een product opleveren dat concurrerend is, ook qua prijs, met op aardolie gebaseerde polymeren, en gelukkig, het is ons gelukt. Dit naast de vermindering van milieuschade zowel in de productiefase als tijdens het gebruik. Het nieuwe polymeer is in minder dan 48 uur volledig biologisch afbreekbaar, in tegenstelling tot synthetische polymeren, die niet biologisch afbreekbaar zijn en daardoor onze planeet vervuilen."