你在下图中看到的东西与意大利面非常相似。那是因为这就是意大利面 —— 但和以前做过的意大利面都不同。
它只有372纳米宽 —— 大约是人类头发的200倍细 —— 这是世界上见过的最细的意大利面条,比著名的撒丁岛44万纳米宽的面条还要细1000倍。
但这种新型纳米“面条”可不是用来吃的。这是为了科学。具体来说,它是用于医学的,有潜在的应用于伤口愈合,以及其他的可能性。
从面粉中提取的微小纳米纤维意味着我们可以减少对直接来源的植物纳米纤维的依赖,这些植物纳米纤维更昂贵,更难制造。
“要做意大利面,你需要把水和面粉的混合物推过金属孔。”伦敦大学学院的化学家亚当·克兰西解释说:“在我们的研究中,我们做了同样的事情,只是我们带着电荷把面粉混合物拉过。这简直就是意大利面,但要小得多。”
淀粉纳米纤维在几种医学应用中显示出良好的前景。它们是柔性的,具有高表面积,但也是可生物降解的,生物相容性的,多孔的,并且易于化学修饰。这意味着它们可以用于很多方面,包括药物输送、伤口愈合,甚至是骨骼再生。
伦敦大学学院的药物材料科学家加雷思·威廉姆斯说:“纳米纤维,比如由淀粉制成的纳米纤维,在伤口敷料中有很大的应用潜力,因为它们非常多孔。”
“此外,纳米纤维正在被探索用作再生组织的支架,因为它们模拟细胞外基质 —— 细胞为支持自身而构建的蛋白质和其他分子网络。”
直接从植物中提取淀粉纳米纤维是一个既耗能又耗水的过程。由伦敦大学学院化学家比阿特丽斯·布里顿领导的一个研究小组认为,可能还有另一种方法——用世界各地已经廉价生产的淀粉类植物材料制造纤维。这是面粉。
但面粉不仅仅是淀粉。它还含有蛋白质和纤维素等物质,这些物质会使静电纺丝过程复杂化。任何用面粉做饭的人都知道,把面粉和水混合在一起会产生粘稠的胶状物 —— 这对做面粉糊、意大利面或面包很有用,但对纳米纤维纺丝就没那么有用了。
静电纺丝是一种利用电荷吸引和引导材料通过小孔的过程。要让这种方法在面粉上起作用,需要一种替代:研究小组不用水,而是用甲酸湿润面粉来破坏制造淀粉的微小螺旋结构。然后,当材料离开小孔时,酸蒸发,只留下纳米意面。
产生的纤维会迅速缠绕成柔软的、亲水的纳米纤维垫。大约2厘米(0.8英寸)宽,每条线都太小了,无法单独看到,所以研究人员用扫描电子显微镜探测垫子,以测量他们纺的是什么。
用这种方法制成的材料比用其他植物淀粉纳米纤维制成的材料更便宜、更环保。但首先,科学家们必须研究它们的性质,看看它们分解的速度有多快,它们如何与各种化学物质相互作用,以及它们的制造是否可以扩大规模。
不幸的是,就像科学家们经常接触到意大利面一样,我们不能吃它。
威廉姆斯说:“遗憾的是,我认为它不适用于意大利面,因为在你把它从锅里拿出来之前,它会在不到一秒钟的时间里煮熟。”
这项研究发表在《纳米进展》杂志上。
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