Шелк начнут использовать в медицине и электронике

Древнее волокно скоро будет использоваться в новейших технологиях. Недавние открытия и новые технологии обработки шелка показали, что его можно использовать в медицине и электронике.

На протяжении веков шелк славился как прочный и тонкий материал. Однако это волокно, изготовленное, в основном, из коконов тутового шелкопряда, Bombyx mori - использовалось главным образом в текстильной промышленности. Сегодня, используя биосовместимые, экологически безвредные технологии обработки, ученые обнаружили, что коконы шелкопряда могут поставлять чистый белок для многочисленных целей, пишет Великая Эпоха.

Например, исследователи разработали карточку с дифракционной оптикой, изготовленной полностью из чистого шелка. Если залить раствор шелка на наноструктурированные формы, дать раствору высохнуть и кристаллизоваться, получится пленка, которую сохраняет шаблон. В результате образуется самостоятельный оптический компонент, настолько гибкий, что его можно свернуть.

Ещё более невероятно то, что эти полупрозрачные пленки можно даже без опасения употреблять в пищу. Исследователи говорят, что шелковые сенсоры, известные как съедобная оптика, скоро можно будет использовать для маркировки продуктов, чтобы предупредить потребителей о возможном бактериальном загрязнении.

"Всего лишь за одно десятилетие материалы на основе шелка из области текстильных товаров перешли в сферу высоких технологий", - сообщают в номере журнала "Наука" за 30 июля исследователи в области биомедицинской инженерии, кандидаты наук Фиоренцо Оменетто и Давид Каплан.

В своей недавней публикации Каплан и Оменетто поясняют, что разработка шелковых гидрогелей, пленок, волокон и губок прокладывает дорогу прогрессу в области фотоники и оптики, нанотехнологий, электроники, клейких материалов, и даже в инженерии костей и связок из шелка.

Производство шелка зародилось в древнем Китае, где одежда из шелка предназначалась только для королевской знати. Ткани, изготовленные из шелка, не только имеют роскошный вид, но и чрезвычайно прочны. Сегодня ученые обнаружили, что шелковые нити, сплетенные пауками и гусеницей-шелкопрядом, сочетают в себе прочность и эластичность - качества, с которыми не могут сравниться синтетические материалы.

Но не только прочность и долговечность делают шелк таким востребованным. Поскольку изготовление шелковых волокон не требует сложных и токсичных химических производств, эти материалы безвредны для окружающей среды. Технологии разработки шелка могут даже интегрироваться с живыми организмами.

Каплан и Оменетто считают, что шелк будет использоваться в разлагаемых гибких электронных дисплеях для датчиков, биологически и экологически безвредных, а также в качестве вживляемых оптических систем для диагноза и лечения.

Прогресс в съедобной оптике и вживляемой электронике уже продемонстрировали Каплан и Оменетто, Джон Роджерс из университета Иллинойса в Урбана-Шампейн и другие.

По мере того, как ученые начинают раскрывать тайну того, как получаются эти простые, состоящие из протеина волокна, они находят, что в разработке шелковых нитей играют важную роль химия, молекулярная биология и биофизика.

Однако Каплан и Оменетто признают, что ученые ещё работают над тем, чтобы полностью воспроизвести натуральный шелк в лабораторных условиях и наилучшим образом имитировать последовательность белков шелка с помощью генной инженерии, для расширения масштабов производства материалов, а также использовать шелк как модель полимера для создания новых синтетических полимеров.

Тем временем, исследователи разрабатывают технологии переработки природного белка натурального шелка в лаборатории. Шелк также клонируется в различных вариантах, включая бактерии Е.coli, грибки, растений и млекопитающих, а также посредством трансгенных шелкопрядов.

"Учитывая быстрое прогрессирование шелковых материалов - от древнего текстиля до новых высоких технологий - мы ожидаем рост в использовании шелка, который возрастет по мере того, как будут получены ответы на оставшиеся вопросы", - заявили Каплан и Оменетто.