Onderzoek naar een gemakkelijke manier om nanovezels te spinnen, geïnspireerd door zijderupsen

Wist je dat zijden stof is gemaakt van … nou ja, wormenspuug? De manier waarop zijderupsen hun cocons uit vezels in hun slijmerige speeksel winden, helpt wetenschappers nu om gemakkelijker nieuwe biomedische materialen te maken. Onderzoekers rapporteren in Nano-brieven hebben het ogenschijnlijk eenvoudige hoofdbewegingen van zijderupsen nagebootst om meer consistente micro- en nanovezels te creëren met minder apparatuur dan andere benaderingen.

Nanovezels zijn een steeds aantrekkelijker materiaal geworden voor uiteenlopende toepassingen, waaronder wondverbanden en flexibele elektronica. Maar het produceren van de vezels is niet altijd gemakkelijk, vooral omdat ze maar een paar nanometer dik zijn – dat is een paar duizend keer dunner dan de breedte van een mensenhaar. De meest recent ontwikkelde methoden voor het spinnen van nanovezels zijn ingewikkeld of traag, of ze produceren klonterige vezels.

Een “wetenschapper” die het probleem lijkt te hebben opgelost, is echter de zijderups. Dit kronkelige beestje scheidt een oplossing van twee eiwitten af ​​in zijn speeksel dat het voortdurend in een lange, dunne zijden draad trekt. De worm blijft dan herhaaldelijk aan deze enkele streng plakken en trekken totdat deze is gewikkeld in een zijden cocon, die mensen ontspannen om tot zijden textiel te weven.

Dus Yu Wang, Wei Yang, Xuewei Fu en collega’s wilden een spinmethode voor nanovezels ontwerpen, geïnspireerd op de zijderups, die op een snelle en gemakkelijke manier continue, uniforme filamenten kon produceren met minimale apparatuur.

Om de draden te maken, staken de onderzoekers een reeks kleine micronaalden in een stuk schuim gedrenkt in een poly(ethyleenoxide)-oplossing en trokken de naalden vervolgens weg in een proces dat microadhesie-geleide (MAG) spinnen wordt genoemd.

Er werden verschillende soorten filamenten gemaakt door de manier na te bootsen waarop zijderupsen hun kop bewegen bij het maken van zijde: recht naar achteren trekken resulteerde in geordende, georiënteerde vezels; zwaaiende of vibrerende gecreëerde verknoopte vezels; en het draaien van de naaldreeks produceerde een gedraaide, “alles-in-één” vezel. Bovendien vloeiden deze draden niet samen, wat bij eerder ontwikkelde methoden kon voorkomen.

Voor een nog eenvoudigere versie van MAG-spinnen waren geen micronaalden nodig. In dit geval fungeerde de natuurlijke ruwheid van het schuim als hechtingspunten voor micronaalden. De onderzoekers drenkten eenvoudigweg twee stukken schuim in de polymeeroplossing en trokken ze uit elkaar, waarbij ze gemakkelijk en onmiddellijk draden tussen hen lieten ronddraaien.

Met behulp van deze strategie trokken ze aan de lokken en plaatsten ze direct op de huid van een persoon om direct een op maat gemaakt verband te creëren. Deze verbandvezels bevatten ook een antibioticum, dat met succes de groei van bacteriën remde. De onderzoekers zeggen dat dit werk nieuwe mogelijkheden zou kunnen openen voor toekomstige biomedische toepassingen van nanovezels.