Színváltoztatásra képes és antibakteriális hatású a baktériumok építette, fémekkel vadított szupercellulóz

Nincsen túlélhető és fenntartható jövőnk tudomány nélkül, ahogy nekünk sincsen nélkületek. Támogasd a Qubit munkáját!

Amikor a nanocellulózt különböző típusú fém nanorészecskékkel vegyítik, új és izgalmas tulajdonságokkal rendelkező anyag jön létre. Az így felturbózott anyagok antibakteriális tulajdonságokkal rendelkeznek, vagy nyomás hatására megváltoztatják a színűket, esetleg hővé alakítják a fényt – derült ki a Daniel Aili, a svédországi Linköping Egyetem docense és kutatótársai által elvégzett kísérletekből.

Az egyetem természettudományi karán működő biofizikai és biomérnöki intézetben dolgozó Aili vezette kutatásban olyan bioszintetikus nanocellulózzal kísérleteztek, amelyet baktériumok hoztak létre, és eredeti funkciója a sebkötözés volt. A kutatócsoport fém nanorészecskékkel, főként arannyal és ezüsttel tűzdelte meg a nanocellulózt. De előbb még felruházták a kívánatos tulajdonságokkal ezeket az egy méter néhány milliárdad részénél kisebb részecskéket, és csak utána vegyítették őket a nanocellulózzal.

A nanocellulóz vékony cellulózszálakból áll, amelyek átmérője körülbelül egy ezredrésze az emberi haj vastagságának. Ezek a szálak a fém részecskék háromdimenziós állványaiként szolgálnak, és amikor a részecskék csatlakoznak a cellulózhoz, olyan anyag jön létre, amely részecskék és cellulóz struktúrák hálózatából áll – magyarázta Aili. A kutatók azt is nagy pontossággal meg tudják határozni, melyik részecskéből hány fog kötődni az „állványhoz”, sőt különböző fémrészecskéket, illetve különböző formájú (gömbölyű, elliptikus, háromszög alakú) részecskék vegyítését is el tudják érni.

Az Advanced Functional Materials folyóiratban közölt tanulmányban a kutatók a kísérletsorozat első részét írták le, azaz hogy miből áll a folyamat, és miért működik úgy, ahogy ők tapasztalták. A második rész az anyagok alkalmazhatóságára koncentrál.

Furcsa jelenségek

Az egyik érdekes jelenség, hogy hogyan változik meg a nanocellulóz nyomás hatására: ha bizonyos részecskék megközelítik egymást, és interakcióba lépnek, az optikai hatással jár, és az anyag megváltoztatja a színét. A nyomás fokozásával az anyag lassan aranynak kezd látszani. A kutatók akkor figyeltek fel erre, amikor csipeszbe fogták az anyagot, és először nem értették, miért változik a színe.

A jelenséget mechano-plazmonikus hatásnak nevezték el, és feltételezik, hogy hasznos lehet például olyan szenzorok kifejlesztésénél, amelyekről így puszta szemmel lehet leolvasni az adatokat. Ha például valamilyen fehérje tapad az anyaghoz, nyomás hatására már nem fogja megváltoztatni a színét. Ha ez a fehérje valamilyen betegség biomarkere, az így szerzett információ felhasználható a diagnosztikában. 

További érdekes jelenségekre bukkantak az anyagnak egy olyan változatával, amely a látható fénynél szélesebb spektrumból szívja magába a fényt, és hőt fejleszt – ez a funkció ugyancsak a gyógyászatban, emellett pedig az energián alapuló alkalmazásban mutat távlatokat.

Daniel Aili szerint kutatásuk jelentősége abban rejlik, hogy a módszerükkel lehetséges úgy vegyíteni a nanocellulózt fém nanorészecskékkel, hogy lágy és biokompatibilis anyagot nyerjenek, amely optikai, elektronikai, orvosbiológiai, illetve katalitikus célokra is bevethető. Mivel az anyag önépítő, egészen körülhatárolt célokra lehet egészen új minőségű anyagokat létrehozni.

Kapcsolódó cikkek a Qubiten: