Duurzame hydrofobe cellulose toont potentieel voor het vervangen van aardoliegerelateerde producten

Een recente studie heeft tot doel hydrofoob papier te creëren door gebruik te maken van de mechanische eigenschappen en waterbestendigheid van nanovezels van cellulose, en zo een duurzaam, hoogwaardig materiaal te produceren dat geschikt is voor verpakkingen en biomedische apparaten. Het ging hierbij om een ​​supramoleculaire aanpak, dat wil zeggen het combineren van korte ketens van eiwitten (peptidesequenties) die de nanovezels van cellulose niet chemisch modificeren. Duurzaam hydrofoob papier kan op een dag aardoliegerelateerde producten vervangen.

De studie is getiteld “Nanocellulose-short peptide self-assembly for verbeterde mechanische sterkte en barrièreprestaties”, en stond op de omslag van de Tijdschrift voor materiaalchemie B. Het werk werd uitgevoerd door onderzoekers van de afdeling Scheikunde, Materialen en Chemische Technologie van de “Giulio Natta” aan de Politecnico di Milano, in samenwerking met de Aalto Universiteit, het VTT-Technisch Onderzoekscentrum in Finland en het SCITEC Instituut van de CNR.

Cellulose nanovezels (CNF’s) zijn natuurlijke vezels afgeleid van cellulose – een hernieuwbare en biologisch afbreekbare bron – en staan ​​bekend om hun sterkte en veelzijdigheid. In de studie lieten de onderzoekers van het SupraBioNanoLab van de afdeling “Giulio Natta” van de Politecnico di Milano zien hoe het mogelijk is om de eigenschappen van cellulose-nanovezels aanzienlijk te verbeteren zonder ze chemisch te modificeren, in plaats daarvan door kleine eiwitten toe te voegen die bekend staan ​​als peptiden.

“Onze supramoleculaire aanpak omvatte het toevoegen van kleine reeksen peptiden, die zich aan de nanovezels binden en zo hun mechanische prestaties en waterbestendigheid verbeteren”, zegt Elisa Marelli, co-auteur van de studie, die de methodologie uitlegt. “De resultaten van het onderzoek toonden aan dat zelfs minimale hoeveelheden peptiden (minder dan 0,1%) de mechanische eigenschappen van de geproduceerde hybride materialen aanzienlijk kunnen verhogen, waardoor ze beter bestand zijn tegen stress.”

Ten slotte beoordeelden de onderzoekers de impact van het toevoegen van fluoratomen aan de peptidesequenties. Dit maakte het mogelijk om een ​​gestructureerde hydrofobe film op het materiaal te creëren, waardoor een nog grotere waterbestendigheid werd geboden, terwijl de biocompatibele en duurzame eigenschappen toch behouden bleven.

Zoals Pierangelo Metrangolo, co-auteur van de studie, opmerkte: “Deze vooruitgang opent nieuwe mogelijkheden voor het creëren van biomaterialen die kunnen concurreren met van aardolie afgeleide materialen in termen van prestaties, waarbij dezelfde kwaliteit en efficiëntie worden bereikt terwijl de impact op het milieu wordt verminderd. materialen zijn zeer geschikt voor duurzame verpakkingen, waarbij weerstand tegen vocht essentieel is, maar ook voor gebruik in biomedische apparaten, dankzij hun biocompatibiliteit.”