Химики создали самые тонкие спагетти в мире

Самые тонкие спагетти в мире, примерно в 200 раз тоньше человеческого волоса, были созданы исследовательской группой под руководством UCL. Спагетти не предназначены для того, чтобы стать новой едой, но были созданы из-за широкого спектра применений, которые чрезвычайно тонкие нити материала, называемые нановолокнами, имеют в медицине и промышленности.

Нановолокна из крахмала, вырабатываемые большинством зеленых растений для хранения избытка глюкозы, особенно перспективны и могут использоваться в повязках для заживления ран (поскольку нановолоконные маты очень пористые, пропускают воду и влагу, но не пропускают бактерии), в качестве каркаса для регенерации костей и для доставки лекарств. Однако они основаны на извлечении крахмала из растительных клеток и его очистке, а этот процесс требует большого количества энергии и воды.

По словам исследователей, более экологичным методом является создание нановолокон непосредственно из богатого крахмалом ингредиента, например, муки, которая является основой для макаронных изделий.

В новой статье в Nanoscale Advances команда описывает изготовление спагетти размером всего 372 нанометра (миллиардные доли метра) с использованием техники, называемой электропрядением, при которой нити муки и жидкости протягиваются через кончик иглы электрическим зарядом. Работа была выполнена Беатрис Бриттон.

«Чтобы приготовить спагетти, вы проталкиваете смесь воды и муки через металлические отверстия. В нашем исследовании мы делали то же самое, за исключением того, что протягивали нашу мучную смесь с помощью электрического заряда. Это буквально спагетти, но гораздо меньше», - сказал соавтор исследования Адам Клэнси.

В своей статье исследователи описывают следующую самую тонкую из известных паст, называемую su filindeu («нити Бога»), изготовленную вручную производителем пасты в городе Нуоро, Сардиния. Эта паста lunga («длинная паста») оценивается примерно в 400 микрон в ширину — в 1000 раз толще, чем новое электропряденое творение, которое при 372 нанометрах уже некоторых длин волн света.

Новая «нанопаста» образовала коврик из нановолокон диаметром около 2 см, поэтому ее можно увидеть, но каждая отдельная нить слишком узкая, чтобы ее можно было четко зафиксировать с помощью какой-либо камеры видимого света или микроскопа, поэтому их ширину измеряли с помощью сканирующего электронного микроскопа.

«Нановолокна, например, сделанные из крахмала, демонстрируют потенциал для использования в перевязочных материалах, поскольку они очень пористые. Кроме того, нановолокна изучаются для использования в качестве каркаса для восстановления тканей, поскольку они имитируют внеклеточный матрикс — сеть белков и других молекул, которые клетки создают для своей поддержки», - сказал соавтор исследования профессор Гарет Уильямс.

«Крахмал является перспективным материалом для использования, поскольку он широко распространен и возобновляем — это второй по величине источник биомассы на Земле после целлюлозы — и он биоразлагаем, то есть может расщепляться в организме», - пояснил Клэнси. «Но очистка крахмала требует большой обработки. Мы показали, что возможен более простой способ изготовления нановолокон с использованием муки. Следующим шагом будет исследование свойств этого продукта. Мы хотели бы узнать, например, как быстро он распадается, как взаимодействует с клетками и можно ли производить его в больших масштабах».

«К сожалению, я не думаю, что это полезно в качестве пасты, поскольку она переварится менее чем за секунду, прежде чем вы успеете достать ее из кастрюли», - добавил Уильямс.

В электропрядении игла, в которой содержится смесь, и металлическая пластина, на которую смесь наносится, образуют два конца батареи. Приложение электрического заряда заставляет смесь замыкать цепь, вытекая из иглы на металлическую пластину.

Электропрядение с использованием ингредиента, богатого крахмалом, такого как белая мука, является более сложным процессом, чем с использованием чистого крахмала, поскольку примеси — белок и целлюлоза — делают смесь более вязкой и неспособной образовывать волокна.

Исследователи использовали муку и муравьиную кислоту вместо воды, поскольку муравьиная кислота разрушает гигантские стопки спиралей (или спирали), из которых состоит крахмал. Это происходит потому, что слои спиралей, склеенные вместе, слишком велики, чтобы быть строительными блоками нановолокон. (Приготовление пищи оказывает на крахмал такое же воздействие, как и муравьиная кислота — она разрушает слои спиралей, делая пасту усвояемой.)

Затем муравьиная кислота испаряется, когда лапша летит по воздуху к металлической пластине.

Исследователям также пришлось осторожно подогревать смесь в течение нескольких часов, а затем медленно охлаждать ее, чтобы убедиться, что она имеет нужную консистенцию.