Giải pháp từ cấu trúc tơ nhện có thể thay sản phẩm nhựa dùng một lần

Tơ nhện có độ bền gấp 5 lần thép tính theo trọng lượng. Các nhà khoa học dùng nghiêu cứu cấu trúc của tơ nhện để phát triển vật liệu cho thiết bị trợ thính nhạy cảm; bao bọc các loại thuốc ung thư để dễ dàng vận chuyển hơn và thậm chí sử dụng nó để nối dây thần kinh bị đứt lìa.

Từ đó, các nhà khoa học tại Đại học Cambridge đã sản xuất một loại màng polyme có nguồn gốc thực vật với độ bền tương đương sản phẩm nhựa sử dụng một lần thông thường. Loại màng này có thể được nhuộm màu và mở rộng quy mô để sử dụng trong công nghiệp. Sản phẩm sẽ là một giải pháp thay thế thân thiện với môi trường cho các loại nhựa sử dụng một lần. Sản phẩm làm từ "tơ nhện nguồn gốc thực vật" có các cấu trúc vi mô tự lắp ráp, giúp nó có độ bền đáng kinh ngạc.

Vật liệu “tơ nhện nguồn gốc thực vật” làm bao bì thực phẩm của Công ty Sản xuất sợi Xampla.

Các nhà khoa học bắt đầu tái tạo quá trình này bằng cách sử dụng các protein tự lắp ráp có nguồn gốc từ thực vật để thay thế. Điều này bắt đầu với sản phẩm phân lập protein đậu nành, giống như tất cả các protein, được tạo ra từ các chuỗi polypeptit có thể tự lắp ráp trong điều kiện thích hợp.

Họ đã trộn hỗn hợp axit axetic và nước trong điều kiện nhiệt độ cao với sóng siêu âm, để cải thiện độ hòa tan của protein, dễ dàng kiểm soát quá trình tự lắp ráp của protein vào các cấu trúc có trật tự.

"Chúng tôi phát hiện một trong những đặc điểm chính giúp tơ nhện có sức mạnh là các liên kết hydro được sắp xếp đều đặn trong không gian và ở mật độ rất cao. Vì tất cả protein đều được tạo ra từ các chuỗi polypeptide, trong những điều kiện thích hợp, chúng ta có thể khiến protein thực vật tự lắp ráp giống như tơ nhện" - GS Tuomas Knowles, tác giả nghiên cứu, cho biết.

Thành phẩm là một tập hợp các cấu trúc protein với các tương tác phân tử tăng cường được điều khiển bởi sự hình thành liên kết hydro, giống như trong tơ nhện. Khi loại bỏ dung môi, một màng không tan trong nước vẫn có độ bền cơ học tương đương với các loại nhựa sử dụng một lần phổ biến như polyetylen.

Ngoài ra, vật liệu do Cambridge phát triển không yêu cầu sửa đổi hóa học đối với các khối cấu trúc tự nhiên, do đó nó có thể phân hủy một cách an toàn trong môi trường tự nhiên.

Nghiên cứu trên được công bố trên tạp chí Nature Communications. Công nghệ này đã được cấp bằng sáng chế và đã có kế hoạch thương mại hóa thông qua công ty phụ trách Xampla.