สปาเก็ตตี้ที่บางที่สุดในโลกมีเส้นผ่านศูนย์กลางเพียง 372 นาโนเมตร ซึ่งบางกว่าเส้นผมมนุษย์ประมาณ 200 เท่า
บริทตันและคณะ- ใช้กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด สแกนแผ่นด้วยลำแสงอิเล็กตรอนที่โฟกัส และสร้างภาพตามรูปแบบของอิเล็กตรอนที่หักเหหรือหลุดออก แต่ละเกลียวแต่ละเส้นแคบเกินกว่าจะจับภาพได้ชัดเจนด้วยกล้องหรือกล้องจุลทรรศน์แบบมองเห็นแสงทุกรูปแบบ เครดิตรูปภาพ: Beatrice Britton / Adam Clancy
“นาโนพาสต้านวนิยายไม่ได้มีจุดมุ่งหมายเพื่อเป็นอาหารใหม่ แต่ถูกสร้างขึ้นเนื่องจากการใช้งานที่หลากหลายของวัสดุเส้นบางมากที่เรียกว่าเส้นใยนาโน มีในทางการแพทย์และอุตสาหกรรม” นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยคอลเลจลอนดอน เบียทริซ บริทตัน และเพื่อนร่วมงานของเธอ กล่าว
“เส้นใยนาโนที่ทำจากแป้งมีแนวโน้มที่ดีเป็นพิเศษและสามารถนำไปใช้เป็นผ้าพันแผลเพื่อช่วยสมานแผล ใช้เป็นโครงสำหรับการฟื้นฟูกระดูกและสำหรับการส่งยา”
“อย่างไรก็ตาม พวกเขาอาศัยแป้งที่สกัดจากเซลล์พืชและทำให้บริสุทธิ์ ซึ่งเป็นกระบวนการที่ต้องใช้พลังงานและน้ำมาก”
“วิธีการที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมมากขึ้นคือการสร้างเส้นใยนาโนโดยตรงจากส่วนผสมที่อุดมด้วยแป้ง เช่น แป้ง ซึ่งเป็นพื้นฐานของพาสต้า”
ในการสร้างเส้นสปาเก็ตตี้ที่มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางเพียง 372 นาโนเมตร ผู้เขียนได้ใช้เทคนิคที่เรียกว่าอิเล็กโทรสปินนิง ซึ่งเส้นใยแป้งและของเหลวจะถูกดึงผ่านปลายเข็มด้วยประจุไฟฟ้า
“ในการทำสปาเก็ตตี้ คุณต้องดันส่วนผสมของน้ำและแป้งผ่านรูโลหะ” อดัม แคลนซี นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยคอลเลจลอนดอนกล่าว
“ในการศึกษาของเรา เราทำแบบเดียวกันยกเว้นเราดึงส่วนผสมแป้งของเราออกมาด้วยประจุไฟฟ้า มันเป็นสปาเก็ตตี้จริงๆ แต่เล็กกว่ามาก”
นาโนพาสต้าชนิดใหม่ก่อตัวเป็นแผ่นเส้นใยนาโนที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 2 ซม. และมองเห็นได้ แต่แต่ละเส้นนั้นแคบเกินกว่าจะจับภาพได้อย่างชัดเจนด้วยกล้องหรือกล้องจุลทรรศน์ที่มีแสงมองเห็นทุกรูปแบบ ดังนั้นความกว้างของเส้นใยจึงถูกวัดด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด
“เส้นใยนาโน เช่น ที่ทำจากแป้ง มีศักยภาพในการใช้ปิดแผลเนื่องจากมีรูพรุนมาก” ศาสตราจารย์แกเร็ธ วิลเลียมส์ แห่งมหาวิทยาลัยคอลเลจลอนดอน กล่าว
นอกจากนี้ ยังมีการสำรวจเส้นใยนาโนเพื่อใช้เป็นโครงในการสร้างเนื้อเยื่อใหม่ เนื่องจากพวกมันเลียนแบบเมทริกซ์นอกเซลล์ ซึ่งเป็นเครือข่ายของโปรตีนและโมเลกุลอื่นๆ ที่เซลล์สร้างขึ้นเพื่อรองรับตัวเอง”
“แป้งเป็นวัสดุที่น่านำไปใช้เนื่องจากมีอยู่มากมายและสามารถหมุนเวียนได้ โดยเป็นแหล่งชีวมวลที่ใหญ่เป็นอันดับสองของโลกรองจากเซลลูโลส และสามารถย่อยสลายได้ทางชีวภาพ ซึ่งหมายความว่าสามารถสลายตัวในร่างกายได้” ดร. แคลนซีกล่าว
“แต่การทำให้แป้งบริสุทธิ์นั้นต้องใช้กระบวนการจำนวนมาก เราได้แสดงให้เห็นว่าวิธีที่ง่ายกว่าในการผลิตเส้นใยนาโนโดยใช้แป้งนั้นเป็นไปได้”
“ขั้นตอนต่อไปคือการตรวจสอบคุณสมบัติของผลิตภัณฑ์นี้”
“เราต้องการทราบว่ามันสลายตัวได้เร็วแค่ไหน มีปฏิกิริยากับเซลล์อย่างไร และคุณสามารถสร้างมันขึ้นมาในวงกว้างได้หรือไม่”
ในการหมุนด้วยไฟฟ้า เข็มที่มีส่วนผสมอยู่และแผ่นโลหะที่ใช้ผสมสารผสมจะก่อตัวเป็นปลายทั้งสองด้านของแบตเตอรี่
การใช้ประจุไฟฟ้าทำให้ส่วนผสมทำให้วงจรสมบูรณ์โดยไหลออกจากเข็มไปบนแผ่นโลหะ
การหมุนด้วยไฟฟ้าโดยใช้ส่วนผสมที่อุดมด้วยแป้ง เช่น แป้งขาว นั้นมีความท้าทายมากกว่าการใช้แป้งบริสุทธิ์ เนื่องจากสิ่งเจือปน เช่น โปรตีนและเซลลูโลส ทำให้ส่วนผสมมีความหนืดมากขึ้นและไม่สามารถสร้างเส้นใยได้
นักวิจัยใช้แป้งและกรดฟอร์มิกแทนน้ำ เนื่องจากกรดฟอร์มิกจะสลายเกลียว (หรือเกลียว) ขนาดยักษ์ที่ประกอบเป็นแป้ง
เนื่องจากชั้นของเกลียวที่เกาะติดกันมีขนาดใหญ่เกินกว่าที่จะเป็นส่วนประกอบของเส้นใยนาโนได้
จากนั้นกรดฟอร์มิกจะระเหยไปในขณะที่เส้นบะหมี่ลอยผ่านอากาศไปยังแผ่นโลหะ
นักวิทยาศาสตร์ยังต้องอุ่นส่วนผสมอย่างระมัดระวังเป็นเวลาหลายชั่วโมงก่อนที่จะค่อยๆ เย็นลงเพื่อให้แน่ใจว่ามีความคงตัวที่เหมาะสม
“เนื่องจากวัสดุที่พัฒนาขึ้นใหม่ประกอบด้วยเส้นใยที่เกิดขึ้นจากการอัดรีดและทำให้แป้งแห้ง จึงอาจนิยามได้ว่าเป็นพาสต้า ซึ่งทำลายสถิติก่อนหน้าของพาสต้าปอดกาที่บางที่สุดประมาณพันเท่า” พวกเขาสรุป
ของพวกเขากระดาษปรากฏในวารสารความก้าวหน้าระดับนาโน-
-
เบียทริซ บริทตันและคณะ- Nanopasta: เส้นใยนาโนที่ปั่นด้วยไฟฟ้าของแป้งขาวระดับนาโน Advเผยแพร่ออนไลน์เมื่อวันที่ 30 ตุลาคม 2024; ดอย: 10.1039/D4NA00601A
