(Phys.org) -- Ricercatori guidati da Raffaele Mezzenga, un professore di Scienza degli alimenti e dei materiali morbidi, hanno creato un nuovo nanocomposito fatto di grafene e fibrille proteiche:una carta speciale, che combina le migliori caratteristiche di entrambi i componenti.

I fogli circolari che Raffaele Mezzenga solleva delicatamente da una capsula di Petri sono lucidi e neri. Guardando questo minuscolo pezzo di carta, difficilmente si potrebbe immaginare che sia costituito da un nuovo materiale nanocomposito, con alcune proprietà inedite e uniche, sviluppato nel laboratorio del professore dell'ETH.

Questa nuova "carta" è composta da strati alternati di proteine ​​e grafene. I due componenti possono essere miscelati in diverse composizioni, portato in soluzione, ed essiccato in fogli sottili attraverso un filtro sottovuoto - "similmente a come si fa di solito nella produzione di carta normale da cellulosa" dice Mezzenga. "Questa combinazione di materiali diversi con proprietà non comuni produce un nuovo nanocomposito con alcuni importanti vantaggi, " dice il professore dell'ETH. Ad esempio, il materiale è completamente biodegradabile.

La "carta grafene" ha caratteristiche di memoria di forma

Il grafene è meccanicamente forte ed elettricamente conduttivo, così come, altamente idrorepellente per natura. D'altra parte, le fibrille proteiche sono biologicamente attive e possono legare l'acqua. Ciò consente al nuovo materiale di assorbire acqua e di cambiare forma al variare delle condizioni di umidità. Per di più, la "carta grafene" ha caratteristiche di memoria di forma tali da potersi deformare quando assorbe acqua, e recuperare la forma originale dopo l'essiccazione. Questo potrebbe essere usato, Per esempio, sia nei sensori dell'acqua che negli attuatori di umidità.

Ma "la caratteristica più interessante è che possiamo usare questo materiale come biosensore per misurare con precisione l'attività degli enzimi, " dice Mezzenga. Gli enzimi possono digerire e abbattere le fibrille proteiche. Questo cambia la resistenza del composito, che è una quantità misurabile una volta che la carta al grafene è incorporata in un circuito elettrico. "Questa caratteristica è, per me, la parte più bella della storia. Visto da questa angolazione, potremmo affermare di aver scoperto un nuovo metodo generale per misurare l'attività enzimatica”, dice il professore dell'ETH.

Il materiale può essere progettato anche per soddisfare altre esigenze. Per esempio, maggiore è la percentuale di grafene, meglio conduce l'elettricità. D'altra parte, più fibrille sono presenti, più acqua può essere assorbita da questo materiale, con maggiori deformazioni in risposta ai cambiamenti di umidità.

interessante, questo nuovo materiale può essere realizzato con mezzi relativamente semplici. La proteina, in questo caso, beta-lattoglobulina, una proteina del latte, viene prima denaturato dalle alte temperature in una soluzione acida. I prodotti finali di questo processo di denaturazione sono fibrille proteiche sospese in acqua; queste fibrille agiscono quindi come stabilizzanti per i fogli di grafene idrofobico e consentono loro di essere finemente dispersi in acqua e trasformati in nanocompositi mediante una semplice tecnologia di filtrazione.

Il concetto può essere esteso

Data la diffusa tendenza delle proteine ​​a formare fibrille, in condizioni specifiche, questo concetto può essere esteso, in linea di principio ad altre proteine ​​alimentari, come quelli che si trovano nelle uova, siero sanguigno e soia. Le fibrille di beta-lattoglobulina utilizzate nel lavoro condotto da Mezzenga vengono digerite appositamente dalla pepsina, un enzima presente nello stomaco per consentire la digestione di diversi componenti alimentari. Però, variare i tipi di proteine ​​potrebbe fornire un nuovo metodo per colpire una classe molto più ampia di enzimi.

Ispirati dalle loro passate ricerche sulle fibrille amiloidi e dall'ascesa del grafene, i ricercatori dell'ETH hanno combinato questi due elementi costitutivi per generare una nuova classe di materiali versatili e funzionali. “Oggi, la carta al grafene non è più una novità”, dice Mezzenga, “è la combinazione con le fibrille amiloidi che è centrale per questa nuova classe di materiali ibridi”.