塔夫茨大学(Tufts University)的研究人员提出了一种方法,可以开发出一种不会附着在水上的丝基材料,并且比目前可用的材料具有更好的不粘性能。
塔夫茨大学罗宾逊化学教授克里希纳·库马尔说:“丝绸之所以成为一种独特的材料,不仅是因为它可以呈现多种形式和形状,还因为人们可以通过化学修饰丝素蛋白来轻松改变其性质。”
他说:“如果我们想用丝素蛋白制造出被人体以不同速率吸收的骨科螺钉,我们就需要修改化学成分。”“如果我们想制造一种检测氧气、葡萄糖或其他血液成分的血液传感器,我们就需要修改化学成分。在这项研究中,我们修改了丝素蛋白来排斥水,我们可以通过一种可以'调整'材料的方式来或多或少地防水。”
他们通过在丝素表面覆盖含有碳和氟的短化学链(称为全氟化碳),成功地实现了这种高水平的不粘性。这些链不与其他化学物质发生反应。此外,它们不与体内的蛋白质和其他生物化学物质相互作用。
通过观察水分子如何在新材料表面聚集,测试了这种惊人的不粘特性。他们发现,在使用了最高含量的全氟碳化合物的不粘丝绸上,水被拒绝了,并以水滴的形式在表面移动。
有趣的是,它不仅仅适用于水分子。事实上,以水为主要成分的材料也在从不粘丝上滚下来。
这些以丝绸为基础的不粘表面现在可以作为一种更安全的替代品,取代市售的可被人体吸收的不粘涂层。
塔夫茨大学斯特恩家族工程教授大卫·卡普兰说:“我们在修改丝绸以排斥水方面的成功扩展了我们在化学修改丝绸以获得其他功能方面的成功,比如改变颜色、导电、在生物环境中持续或降解的能力。”
“作为一种蛋白质,丝绸很适合模块化化学——在天然支架上‘插入’不同功能成分的能力。”
这可以用于医疗设备,汽车挡风玻璃,雨水不需要雨刷就可以滚下来,金属涂层可以防止生锈,或者织物涂层可以使它们更容易清洁。
库马尔实验室的研究生、该论文的合著者朱莉娅·方特(Julia Fountain)解释说:“修改医疗设备以防止与水和其他生物制剂的有害相互作用,有可能在需要的时候保持强度和完整性。”
“蚕丝对免疫系统来说已经是相对惰性的了,所以调整它排斥细胞或其他物质的能力可能会让它更有用。”
这项研究发表在《化学生物化学》杂志上。
