تکنولوژی
ساخت نازک‌ترین اسپاگتی جهان که ۲۰۰ برابر نازک‌تر از موی انسان است
محققان دانشگاه کالج لندن اسپاگتی‌ای با ضخامت تنها ۳۷۲ نانومتر ایجاد کرده‌اند که ۲۰۰ برابر نازک‌تر از موی انسان است. این نوآوری در نانوفیبرها می‌تواند کاربردهای تحولی در پزشکی و صنعت داشته باشد، به ویژه در ترمیم زخم‌ها، بازتولید بافت و انتقال دارو. مواد اصلی آن آرد و اسید فرمیک هستند که با استفاده از فناوری الکتروریسی تهیه می‌شوند. این رویکرد جدیدتر و پایدارتر از روش‌های سنتی استخراج نشاسته است. تحقیقات بیشتری برای درک ویژگی‌های نانوفیبرها و کاربردهای بالقوه آن‌ها مورد نیاز است.
یک توسعه نوآورانه در نانوتکنولوژی از دانشگاه کالج لندن (UCL) پدیدار شده است، جایی که محققان نازک‌ترین «اسپاگتی» جهان را ایجاد کرده‌اند که تنها ۳۷۲ نانومتر پهنا دارد، حدود ۲۰۰ برابر نازک‌تر از یک موی انسان.
با اینکه قرار نیست این نوآوری در بشقاب‌های شام ظاهر شود، نانوفیبرها امکان‌های جدیدی برای کاربردهای تحولی در پزشکی و صنعت باز می‌کنند.
دکتر آدام کلنسی، یکی از نویسندگان مطالعه، گفت: "برای ساخت اسپاگتی، مخلوطی از آب و آرد را از سوراخ‌های فلزی فشار می‌دهید. در مطالعه ما، همین کار را انجام دادیم جز اینکه مخلوط آرد را با یک بار الکتریکی کشیدیم. این واقعاً اسپاگتی است اما بسیار کوچک‌تر."
این ماده نوآورانه غذا نیست بلکه یک حصیر نانوفیبر ساخته شده از آرد، یک ماده غنی از نشاسته است. نانوفیبرها به دلیل خواص فوق‌العاده‌ای که دارند، امکانات استفاده در بهبود زخم، بازسازی بافت و انتقال دارو را دارند.
به عنوان مثال، حصیرهای نانوفیبر می‌توانند به عنوان بانداژهایی عمل کنند که اجازه ورود رطوبت را می‌دهند اما باکتری‌ها را بیرون نگه می‌دارند. آن‌ها همچنین ماتریس خارج سلولی را تقلید می‌کنند، عنصر ساختاری طبیعی که سلول‌ها برای رشد بافت از آن استفاده می‌کنند، و آن‌ها را امیدوارکننده برای بازسازی استخوان و سایر کاربردهای پزشکی می‌سازد.
این «اسپاگتی» فوق‌نازک با استفاده از فناوری الکتروریسی تولید شد، روشی که در آن یک بار الکتریکی رشته‌های یک مخلوط مایع را از طریق یک سوزن به سوی یک صفحه فلزی می‌کشد. برخلاف پاستای سنتی، این نانوپاستا به جای آب به یک مخلوط دقیق از آرد و اسید فرمیک نیاز دارد.
اسید فرمیک ساختارهای مارپیچ نشاسته را تجزیه می‌کند و امکان ایجاد نانوفیبرها را فراهم می‌کند. اسید در جریان چرخش الیاف در هوا تبخیر می‌شود و رشته‌های فوق‌نازک را باقی می‌گذارد.
حصیر نانوفیبر تولید شده حدود ۲ سانتی‌متر عرض دارد که با چشم غیرمسلح قابل مشاهده است اما رشته‌های فردی آن با میکروسکوپ‌های استاندارد قابل مشاهده نیستند. محققان ابعاد آن‌ها را با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی اندازه‌گیری کردند.
الکتروریسی آرد، به جای نشاسته خالص، چالش‌های خاص خود را به دلیل ناخالصی‌هایی مانند پروتئین‌ها و سلولز که ویسکوزیته را افزایش می‌دهد و تشکیل الیاف را پیچیده می‌کند، به همراه دارد. برای غلبه بر این مسئله، آماده‌سازی دقیق، از جمله گرم کردن و خنک‌کردن مخلوط برای رسیدن به غلظت مناسب، لازم بود.
مزایای زیست‌محیطی و عملی
به طور سنتی، نانوفیبرها ساخته شده از نشاسته نیاز به استخراج و خالص‌سازی مواد از گیاهان دارند، فرآیندی که مستلزم انرژی و آب زیادی است. استفاده از آرد به عنوان پایه این روش را ساده می‌کند و رویکردی پایدارتر و کارآمدتر ارائه می‌دهد.
دکتر کلنسی اشاره کرد: "نشاسته یک ماده امیدوارکننده برای استفاده است زیرا فراوان و تجدیدپذیر است - دومین منبع بزرگ زیست‌توده روی زمین است، پس از سلولز - و تجزیه‌پذیر است، به این معنی که می‌تواند در بدن تجزیه شود."
تصفیه نشاسته نیاز به پردازش زیادی دارد. ما نشان داده‌ایم که روش ساده‌تری برای ساخت نانوفیبرها با استفاده از آرد امکان‌پذیر است. گام بعدی بررسی خواص این محصول خواهد بود. می‌خواهیم بدانیم، به عنوان مثال، چگونه به سرعت از هم می‌پاشد، چگونه با سلول ها تعامل دارد، و آیا می‌توان آن را در مقیاس گسترده تولید کرد.
کاربردهای بالقوه این نانوفیبرهای مبتنی بر نشاسته گسترده است. لباس‌های زخم، سکوهای استخوان و سیستم‌های انتقال دارو همگی می‌توانند از تخلخل، زیست‌سازگاری و تجزیه‌پذیری آن‌ها بهره‌مند شوند. با این حال، نیاز به تحقیقات بیشتری است تا رفتار آن‌ها در تنظیمات عملی درک شود.
دکتر کلنسی افزود: "ما علاقه‌مند به مطالعه این هستیم که این الیاف با چه سرعتی تجزیه می‌شوند، چگونه با سلول‌ها تعامل دارند و آیا می‌توان آن‌ها را در مقیاس وسیع تولید کرد."
علی‌رغم منشأ مشابه با پاستا، این نانوفیبرها برای شهرت آشپزی ساخته نشده‌اند. اما این نوآوری نشانه‌ای از همگرایی جالب الهام‌های آشپزی و علم پیشرفته است.
این مطالعه در مجله نویسکال Advances منتشر شده است.
