Зеленые электронные полимерные пленки, полученные с использованием белковых наноуровнов

Междисциплинарная команда исследователей из Университета Массачусетса Амхерст разработала новую группу электронных материалов, которая может проложить путь к «зеленому», более устойчивому будущему в биомедицинском и экологическом зондировании.

]

Исследователи, которые возглавляли исследование, включили микробиолога Дерека Ловли и исследователя полимеров Тодда Эмрика

Они говорят, что их новое исследование показывает, что можно интегрировать белковые нанопроволки с полимером для создания гибкого электронного композиционного материала, который сохраняет электропроводность и отличительные способности зондирования нанопроводов. Результаты опубликованы в журнале Small .

Прозрачные нанопроволоки имеют ряд преимуществ по сравнению с углеродными нанотрубками и кремниевыми нанопроводами с точки зрения их стабильности, биосовместимости и потенциала, которые могут быть изменены, чтобы ощущать широкий спектр химических веществ и биомолекул, представляющих интерес для медицины или окружающей среды.

Однако для применений датчиков требуется, чтобы нанопроволки белка были добавлены в гибкую матрицу, подходящую для изготовления носимых чувствительных устройств или других типов электронных систем.

Постдокторское исследование Yun-Lu Sun, в настоящее время в Техасском университете в Остине, обнаружило идеальные условия для интеграции белковых нанопроволок с непроводящим полимером для получения электропроводного композиционного материала.

Он показал, что хотя провода состоят из белка, они чрезвычайно прочны и легко вносятся в новые материалы.

A n дополнительным преимуществом является то, что белковые нанопроволки являются по-настоящему «зеленым», устойчивым материалом . Мы можем массово производить белковые нанопроволки с микробами, выращенными с возобновляемым исходным сырьем.

Производство более традиционных нанопроволочных материалов требует высоких затрат энергии и некоторых действительно неприятных химических веществ .

Протонные нанопроволки тоньше кремниевых проводов, и в отличие от кремния стабильны в воде, что очень важно для биомедицинских применений, таких как обнаружение метаболитов в поту »

Дерек Ловли, ведущий научный сотрудник

В своей доказательной концепции белковые нанопроволоки образовали электропроводящую сеть при добавлении в полимерный поливиниловый спирт.

Материал можно обрабатывать в сложных условиях, таких как тепло, или экстремальный уровень pH, такой как высокая кислотность, который может быть оценен как разрушающий композит на основе белка, но он продолжает функционировать хорошо.

Проводимость протеиновых нанопроводов, закрепленных в полимере, радикально изменилась в ответ на рН.

Электропроводящие белковые нанопроволоки являются естественным продуктом микроорганизма Geobacter найденным в реке Бутома Потомака Ловли более 30 лет назад. Geobacter использует белковые нанопроволки для образования электрических соединений с другими микробами или минералами.

Это важный биомедицинский параметр диагностики некоторых серьезных заболеваний . Мы также можем генетически модифицировать структуру белковых нанопроводов способами, которые, как мы ожидаем, позволят обнаружить широкий спектр других молекул биомедицинского значения »

Дерек Ловли, ведущий научный сотрудник

Ученые теперь подали заявку на патент на концепцию проводящего полимера, состоящего из белковых нанопроволок.

Source link