Новая водостойкая бумага может произвести революцию в упаковке и заменить пластик
Новаторское исследование демонстрирует создание устойчивой гидрофобной бумаги, усовершенствованной с помощью целлюлозных нановолокон и пептидов, представляющей собой биоразлагаемую альтернативу материалам на основе нефти с потенциалом использования в упаковке и биомедицинских устройствах.
Исследователи стремились разработать гидрофобную бумагу, используя прочность и водостойкость целлюлозных нановолокон, создавая устойчивый, высокопроизводительный материал, подходящий для упаковки и биомедицинских применений. Этот инновационный подход включал интеграцию коротких белковых цепей, известных как пептидные последовательности, без химического изменения целлюлозных нановолокон. Результатом стала потенциальная альтернатива материалам на основе нефти со значительными экологическими преимуществами.
Результаты исследования были представлены недавно в Journal of Materials Chemistry B. Работу провели на кафедре химии, материаловедения и химической инженерии в Миланском политехническом университете при сотрудничестве с Университетом Аалто, Техническим исследовательским центром Финляндии VTT и Институтом SCITEC CNR.
Целлюлозные нановолокна (CNF) — это натуральные волокна, полученные из целлюлозы, возобновляемого и биоразлагаемого сырья, и хорошо известные своей прочностью и универсальностью. Ученые показали, как можно значительно улучшить их свойства без химической модификации, добавляя вместо этого белки, известные как пептиды.
«Наш супрамолекулярный подход включал добавление небольших последовательностей пептидов, которые связываются с нановолокнами и таким образом улучшают их механические характеристики и водостойкость. Результаты исследования показали, что даже минимальные количества пептидов (менее 0,1%) могут значительно повысить механические свойства полученных гибридных материалов, придавая им большую устойчивость к нагрузкам», — рассказала Элиза Марелли, соавтор исследования.
Ученые оценили влияние добавления атомов фтора в пептидные последовательности. Это позволило создать структурированную гидрофобную пленку на материале, обеспечивающую еще большую водостойкость, сохраняя при этом его биосовместимые и устойчивые характеристики.
«Это достижение открывает новые возможности для создания биоматериалов, которые могут конкурировать с материалами, полученными из нефти, с точки зрения производительности, достигая того же качества и эффективности при снижении воздействия на окружающую среду. Эти гибридные материалы очень подходят для устойчивой упаковки, где устойчивость к влаге имеет жизненно важное значение, а также для использования в биомедицинских устройствах благодаря их биосовместимости», — отметил Пьеранджело Метранголо, соавтор исследования.
