家蠶Bombyx mori生產的絲綢纖維作為一種強勁而輕盈的奢華材料，已被珍貴數(shù)千年。盡管合成聚合物如尼龍和聚酯成本較低，但它們與絲綢的天然品質和機械性能無法相比。根據(jù)匹茲堡大學斯旺森工程學院的研究，絲綢與碳納米管相結合可能會產生新一代的生物醫(yī)學設備和所謂的瞬態(tài)可生物降解電子設備。

該研究“美國化學學會期刊應用納米材料 ”雜志10月26日刊登了“用碳納米管通過分子相互作用促進透明可生物降解裝置促進絲素蛋白薄膜中富含螺旋結構”的研究。

“絲綢是一種非常有趣的材料。它是由人類幾千年來使用的天然纖維制成的高品質紡織品，但我們作為工程師最近開始欣賞絲綢的許多新興應用的潛力，如柔性生物電子學其獨特的生物相容性，生物降解性和機械靈活性，“Swanson學院工業(yè)工程助理教授，該論文的第一作者Mostafa Bedewy指出。“問題在于，如果我們想要將絲綢用于這種應用，我們不希望它以纖維的形式出現(xiàn)。相反，我們希望以具有所需光學性能的薄膜形式再生絲蛋白，稱為絲心蛋白。 ，機械和化學性質。“

如下面視頻中的作者所解釋的，這些再生的絲纖蛋白(RSF)然而通常在水中化學不穩(wěn)定并且由于難以精確控制RSF膜中絲心蛋白的分子結構而具有較差的機械性質。Bedewy和他的NanoProduct實驗室小組也廣泛研究碳納米管(CNTs)，認為納米管和絲心蛋白之間的分子相互作用可能能夠“調整”RSF蛋白質的結構。

“碳納米管的一個有趣的方面是，當它們分散在聚合物基質中并暴露于微波輻射時，它們會局部升溫，”Bedewy博士解釋說。“因此，我們想知道我們是否可以利用這種獨特的現(xiàn)象在”RSF-CNT“復合材料中在CNT周圍的絲心蛋白結構中產生所需的轉變。”

根據(jù)Bedewy博士的說法，微波輻射與溶劑蒸汽處理相結合，為蛋白質結構提供了獨特的控制機制，并產生了與合成聚合物相當?shù)娜犴g透明薄膜，但其可以更具可持續(xù)性和可降解性。這些RSF-CNT薄膜具有用于柔性電子設備，生物醫(yī)學設備和瞬態(tài)電子設備的潛力，例如傳感器，其可在體內使用數(shù)小時至數(shù)周的所需時間，然后自然溶解。

“我們很高興在未來進一步推進這項工作，因為我們期待著開發(fā)這些獨特功能材料的科學和技術方面，”Bedewy博士說。“從科學的角度來看，關于納米管表面和蛋白質分子的功能化之間的分子相互作用還有很多東西需要了解。從工程的角度來看，我們希望開發(fā)可擴展的制造工藝，用于獲取天然蠶絲的繭并將其轉化為用于下一代可穿戴和植入式電子設備的功能性薄膜。“