@
关注下方公众号
获取更多前沿期刊速递和课题组招聘信息
这种“意大利面”并非旨在作为一种新型食品，而是因为其纳米级的纤维在医学和工业中的广泛应用而被创造出来。
由淀粉制成的纳米纤维——淀粉是大多数绿色植物储存多余葡萄糖的物质——特别具有应用前景，可以用于：帮助伤口愈合的绷带（由于纳米纤维垫具有高度多孔性，允许水分和湿气通过，同时阻挡细菌进入）。骨骼再生的支架以及药物递送系统。
然而，这类纳米纤维的制备依赖于从植物细胞中提取和纯化淀粉，这一过程需要消耗大量的能源和水资源。
研究人员指出，一种更环保的方法是直接利用富含淀粉的原料（如面粉）制备纳米纤维，而面粉正是传统意大利面的基础原料。
在最新发表于《Nanoscale Advances》期刊的文章中，伦敦大学学院化学系的研究团队介绍了一种通过电纺技术制造宽度仅为 372 纳米的“意大利面”的方法。在这一技术中，通过电荷将面粉与液体混合物从针尖拉出形成纤维。
论文的作者之一、伦敦大学学院化学系的 Adam Clancy 博士表示：“制作意大利面的传统方法是将水和面粉的混合物挤过金属孔。在我们的研究中，原理类似，只不过我们用电荷将面粉混合物拉出。这确实是意大利面，但尺寸要小得多。”
研究人员在论文中还描述了已知的次细意大利面——一种名为“上帝之丝”的传统手工面条，由撒丁岛 Nuoro 镇的制面师手工制作。这种长面条的宽度估计约为 400 微米，比新开发的电纺纤维粗约 1,000 倍，而新纤维宽度为 372 纳米，比部分光波长还要窄。
新型“纳米意大利面”形成了直径约 2 厘米的纳米纤维垫，肉眼可见，但单根纤维的宽度过窄，无法通过任何可见光相机或显微镜清晰捕捉，其宽度是通过扫描电子显微镜测量的。
共同作者、伦敦大学学院（UCL）药学院的 Gareth Williams 教授表示：“由淀粉制成的纳米纤维具有高度多孔性，显示出在伤口敷料中的潜在应用前景。此外，纳米纤维还因其类似细胞外基质的结构（即细胞用来支撑自身的蛋白质和其他分子网络）而被探索用于组织再生支架。”
Clancy 博士补充道：“淀粉是一种非常有前景的材料，因为它丰富且可再生——是地球上仅次于纤维素的第二大生物质来源。同时，淀粉可生物降解，能够在体内被分解利用。
“然而，淀粉的提纯需要大量加工。我们的研究表明，利用面粉制备纳米纤维是一种更简便的方法。接下来的研究将集中于探究这种产品的特性，例如它的分解速度、与细胞的相互作用以及是否能够进行规模化生产。”
Williams 教授进一步表示：“很遗憾，这种材料并不适合作为意大利面，因为它在不到一秒钟的时间内就会过度烹煮，还来不及从锅中取出。”
电纺技术原理：在电纺过程中，装有混合物的针头和用于接收纤维的金属板分别形成电池的两端。当施加电荷时，混合物通过针头喷射到金属板上，从而完成回路。
技术难点与突破：使用富含淀粉的原料（如普通面粉）进行电纺比使用纯淀粉更加困难，因为蛋白质和纤维素等杂质会使混合物变得更加黏稠，从而难以形成纤维。
研究人员选择使用面粉和甲酸代替水作为溶剂，因为甲酸能够分解淀粉中由螺旋结构（或称螺旋体）组成的巨大堆叠。这是因为这些螺旋层结合得过于紧密，无法成为纳米纤维的基本构建单元（烹煮淀粉的效果与甲酸类似，也能破坏螺旋层结构，从而使意大利面更易消化）。当纤维飞向金属板时，甲酸会蒸发。此外，研究人员需要在纺丝前将混合物缓慢加热数小时，然后再逐渐冷却，以确保其达到适当的黏度和一致性。
第一作者 Beatrice Britton 表示：“我非常享受调整变量并观察混合物变化的反复试验过程。虽然起初并未预料到会形成纤维，但最终我成功了。非常感谢 Adam 和 Gareth 的帮助，他们总是乐于回答我的各种问题。”
原文：https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2024/na/d4na00601a
来源：https://www.ucl.ac.uk/内容仅做学术分享之用，版权归原作者所有，若涉及侵权等行为，请联系我们删除，万分感谢
科研云
线上直播/精品课程
资讯追踪/期刊速递/科研工具
