Le fibre di seta prodotte da Bombyx mori, il baco da seta domestico, è stato apprezzato per millenni come un materiale resistente ma leggero e lussuoso. Sebbene i polimeri sintetici come il nylon e il poliestere siano meno costosi, non sono paragonabili alle qualità naturali e alle proprietà meccaniche della seta. E secondo una ricerca della Swanson School of Engineering dell'Università di Pittsburgh, la seta combinata con i nanotubi di carbonio può portare a una nuova generazione di dispositivi biomedici e cosiddetti transitori, elettronica biodegradabile.

Lo studio, "Promuovere la struttura ricca di eliche nei film di fibroina di seta attraverso interazioni molecolari con nanotubi di carbonio e riscaldamento selettivo per dispositivi biodegradabili trasparenti", è apparso sulla copertina del 26 ottobre della rivista American Chemistry Society Nanomateriali applicati .

"La seta è un materiale molto interessante. È fatto di fibre naturali che gli esseri umani usano da migliaia di anni per realizzare tessuti di alta qualità, ma noi come ingegneri abbiamo recentemente iniziato ad apprezzare il potenziale della seta per molte applicazioni emergenti come la bioelettronica flessibile grazie alla sua biocompatibilità unica, biodegradabilità e flessibilità meccanica, " ha osservato Mostafa Bedewy, assistente professore di ingegneria industriale presso la Swanson School e autore principale dell'articolo. "Il problema è che se vogliamo usare la seta per tali applicazioni, non vogliamo che sia sotto forma di fibre. Piuttosto, vogliamo rigenerare le proteine ​​della seta, chiamate fibroine, sotto forma di pellicole che esibiscono l'ottica desiderata, proprietà meccaniche e chimiche”.

Come spiegato dagli autori nel video qui sotto, queste fibroine di seta rigenerate (RSF), tuttavia, sono tipicamente chimicamente instabili in acqua e soffrono di proprietà meccaniche inferiori, a causa della difficoltà nel controllare con precisione la struttura molecolare delle proteine ​​fibroina nei film RSF. Bedewy e il suo gruppo NanoProduct Lab, che lavorano anche ampiamente sui nanotubi di carbonio (CNT), ha pensato che forse le interazioni molecolari tra nanotubi e fibroine potrebbero consentire di "sintonizzare" la struttura delle proteine ​​RSF.

"Uno degli aspetti interessanti dei CNT è che, quando sono dispersi in una matrice polimerica ed esposti a radiazioni a microonde, si riscaldano localmente, "Il Dr. Bedewy ha spiegato. "Quindi ci siamo chiesti se potevamo sfruttare questo fenomeno unico per creare le trasformazioni desiderate nella struttura della fibroina attorno ai CNT in un composito "RSF-CNT".

Secondo il dottor Bedewy, l'irradiazione a microonde, accoppiato con un trattamento a vapore di solvente, ha fornito un meccanismo di controllo unico per la struttura proteica e ha prodotto una pellicola flessibile e trasparente paragonabile ai polimeri sintetici ma che potrebbe essere sia più sostenibile che degradabile. Questi film RSF-CNT hanno il potenziale per l'uso in elettronica flessibile, dispositivi biomedici ed elettronica transitoria come sensori che verrebbero utilizzati per un periodo desiderato all'interno del corpo che va da ore a settimane, e poi si dissolvono naturalmente.

"Siamo entusiasti di portare avanti questo lavoro ulteriormente in futuro, poiché non vediamo l'ora di sviluppare gli aspetti scientifici e tecnologici di questi materiali funzionali unici, " ha detto il dottor Bedewy. " Da un punto di vista scientifico, c'è ancora molto da capire sulle interazioni molecolari tra la funzionalizzazione sulle superfici dei nanotubi e le molecole proteiche. Dal punto di vista ingegneristico, vogliamo sviluppare processi di produzione scalabili per prendere bozzoli di seta naturale e trasformarli in film sottili funzionali per dispositivi elettronici indossabili e impiantabili di nuova generazione".