世界上最细的意大利面条直径仅为 372 纳米,大约比人类头发细 200 倍。
伦敦大学学院研究员比阿特丽斯·布里顿(Beatrice Britton)和她的同事说:“新型纳米面食并不是要成为一种新食品,而是因为极细的材料(称为纳米纤维)在医学和工业中的广泛用途而被创造出来。”
“由淀粉制成的纳米纤维特别有前途,可以用于绷带以帮助伤口愈合,作为骨再生和药物输送的支架。”
“然而,它们依赖于从植物细胞中提取淀粉并纯化,这个过程需要大量的能量和水。”
“一种更环保的方法是直接用面粉等富含淀粉的成分制造纳米纤维,面粉是面食的基础。”
为了制作直径仅为 372 nm 的意大利面条,作者使用了一种称为静电纺丝的技术,其中面粉和液体的线被电荷拉过针尖。
伦敦大学学院研究员亚当·克兰西说:“制作意大利面时,需要将水和面粉的混合物推入金属孔中。”
“在我们的研究中,我们做了同样的事情,只不过我们用电荷拉动面粉混合物。它实际上是意大利面条,但要小得多。”
这种新型纳米面食形成了约 2 厘米宽的纳米纤维垫,因此是可见的,但每根单独的纤维都太窄,无法通过任何形式的可见光相机或显微镜清楚地捕获,因此它们的宽度是用扫描电子显微镜测量的。
“纳米纤维,例如由淀粉制成的纳米纤维,由于多孔性很强,因此显示出在伤口敷料中的应用潜力,”伦敦大学学院的教授加雷斯·威廉姆斯说。
“此外,纳米纤维正在探索用作组织再生的支架,因为它们模仿细胞外基质——细胞为支持自身而构建的蛋白质和其他分子的网络。”
“淀粉是一种很有前途的材料,因为它丰富且可再生——它是地球上第二大生物质来源,仅次于纤维素——而且它是可生物降解的,这意味着它可以在体内分解,”克兰西博士说。
“但是纯化淀粉需要大量加工。我们已经证明,使用面粉制造纳米纤维的更简单方法是可能的。”
“下一步将是研究该产品的特性。”
“例如,我们想知道它分解的速度有多快,它如何与细胞相互作用,以及是否可以大规模生产它。”
在静电纺丝中,含有混合物的针和沉积混合物的金属板形成电池的两端。
施加电荷使混合物从针中流出到金属板上,从而完成电路。
使用富含淀粉的成分(例如白面粉)进行静电纺丝比使用纯淀粉更具挑战性,因为杂质(蛋白质和纤维素)使混合物更加粘稠并且无法形成纤维。
研究人员使用面粉和甲酸而不是水,因为甲酸会分解构成淀粉的巨大螺旋结构。
这是因为粘在一起的螺旋层太大,无法成为纳米纤维的构建块。
当面条在空气中飞向金属盘时,甲酸就会蒸发。
科学家们还必须小心地将混合物加热几个小时,然后慢慢冷却下来,以确保其具有正确的稠度。
他们总结道:“由于新开发的材料由面粉挤压和干燥形成的纤维组成,因此它可以被定义为意大利面,比之前最薄意大利面的记录大幅降低了大约一千倍。”
他们的纸出现在日记中纳米级进展。
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比阿特丽斯布里顿等人。 Nanopasta:白面粉静电纺丝纳米纤维。纳米级先进技术,2024 年 10 月 30 日在线发布;编号:10.1039/D4NA00601A