Los investigadores de la Facultad de Ingeniería de la Universidad de Tufts han desarrollado una nueva técnica bioinspirada que transforma la proteína de seda en materiales complejos que son fácilmente programables en las escalas nano, micro y macro, así como ultraligeras y robustas.Una red de nano fibras de seda capaz de soportar una carga 4.000 veces su propio peso. La investigación se publica en línea en Nanotecnología de la naturaleza el 27 de febrero
Las proteínas estructurales son los componentes básicos de la naturaleza, formando materiales que proporcionan rigidez, estructura y función en los sistemas biológicos. Un obstáculo importante para la fabricación de materiales sintéticos comparables es la estructura jerárquica de los materiales naturales que confiere propiedades únicas desde el nivel molecular al macro.intentan emular esta estructura, a menudo encuentran que el control en una escala dificulta el control en otras escalas.
Los investigadores de Tufts combinaron el autoensamblaje ascendente característico de los materiales naturales con el ensamblaje dirigido y de arriba hacia abajo para controlar simultáneamente la geometría en todas las escalas, las restricciones micromecánicas y la dinámica de eliminación de solventes, todo lo cual determina las propiedades del biomaterial.
"Generamos materiales controlables y de múltiples escalas que podrían ser fácilmente diseñados con agentes dopantes. Si bien la seda es nuestro enfoque principal, creemos que este enfoque es aplicable a otros biomateriales y compuestos e hidrogeles sintéticos", dijo el autor correspondiente Fiorenzo Omenetto, Ph.D., Frank C. Doble Profesor en el Departamento de Ingeniería Biomédica. Omenetto también tiene una cita en el Departamento de Ingeniería Eléctrica e Informática y en el Departamento de Física de la Facultad de Artes y Ciencias.
Con la nueva técnica, los moldes de silicona a escala centimétrica se modelaron con características de microescala no más gruesas que un cabello humano. Se inyectó en los moldes un gel acuoso de proteína de fibroína derivado de capullos de gusano de seda y luego se estresó mecánicamente por contracción del gella presencia de agua y etanol y / o deformación física de todo el molde. A medida que el sistema se secaba, la estructura de la proteína de seda se transformaba naturalmente en un cristal beta-lámina más robusto. La forma final del material y las propiedades mecánicas fueron diseñadas con precisión mediante el control del micropatrón de molde a escala, contracción del gel, deformación del molde y deshidratación de seda.
"El resultado final de nuestro proceso es una arquitectura estable de nano fibras alineadas, similar a la seda natural pero que nos ofrece la oportunidad de diseñar la funcionalidad en el material", dijo el primer autor Peter Tseng, Ph.D., investigador postdoctoral en Omenetto'sLaboratorio de seda en la escuela de ingeniería de Tufts.
En algunos de los experimentos, los investigadores de Tufts doparon el gel de seda con nanopartículas de oro que podían transportar calor cuando se exponían a la luz.
Tseng señaló que las redes hiladas por las arañas son estructuralmente densas en lugar de porosas. "En contraste, nuestra estructura web es aireada, porosa y ultraligera, a la vez que robusta al tacto humano, lo que puede permitir aplicaciones cotidianas en el futuro".Él dijo. Una red de 2 a 3 cm de diámetro que pesaba aproximadamente 2.5 mg fue capaz de soportar un peso de 11 gramos.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Tufts . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cite esta página :