科学家们通过电纺丝技术制造出超细面条 直径只有人类头发的1/200 可拯救生命
科学家们通过电纺丝技术制造出了超细面条，这种面条不是用来吃的，而是用于医疗支架和药物输送等用途。与使用提纯淀粉的传统方法相比，这种面条用面粉制成，减少了对环境的影响，为纳米纤维的生产提供了一种新方法。
研究小组使用扫描电子显微镜，用聚焦的电子束扫描垫子，并根据偏转或撞击的电子模式创建图像。 由于每条链都太窄，任何形式的可见光相机或显微镜都无法清晰捕捉。 图片来源：Beatrice Britton / Adam Clancy
由加州大学洛杉矶分校领导的一个研究小组创造出了世界上最细的意大利面条，直径只有人类头发的1/200。这种超细面条并不是一种新的烹饪发明，而是一种在医学和工业领域具有巨大潜力的创新材料。 这些极细的细丝被称为纳米纤维，由淀粉制成，淀粉是植物通常用来储存多余葡萄糖的物质。
淀粉基纳米纤维的应用前景广阔，包括伤口愈合绷带，其高密度多孔结构允许水分通过，同时阻隔细菌。 淀粉基纳米纤维还可用作骨再生的支架和药物输送的载体。 然而，生产淀粉纳米纤维的传统方法需要从植物中提取和提纯淀粉，这一过程需要消耗大量的水和能源。
研究人员说，一种更环保的方法是直接从面粉等富含淀粉的原料中制造纳米纤维，而面粉是意大利面的基础。
研究小组使用扫描电子显微镜，用聚焦的电子束扫描垫子，并根据偏转或撞击的电子模式生成图像。 由于每条链都太窄，任何形式的可见光相机或显微镜都无法清晰捕捉。 图片来源：Beatrice Britton / Adam Clancy
在纳米级进展上发表的一篇新论文中，研究小组介绍了利用一种名为电纺丝的技术制作直径仅为372纳米（十亿分之一米）的意大利面条的过程。 这项工作由比阿特丽斯-布里顿（Beatrice Britton）完成，她在伦敦大学洛杉矶分校攻读化学硕士学位时进行了这项研究。
共同作者亚当-克兰西博士（UCL 化学）说："制作意大利面条时，需要将水和面粉的混合物推过金属孔。 在我们的研究中，我们也是这样做的，只不过我们用电荷把面粉混合物拉过去。 这简直就是意大利面条，但要小得多。"
研究人员在论文中描述了目前已知的第二薄的意大利面，名为su filindeu（"上帝之线"），由撒丁岛努奥罗镇的一位意大利面制造商手工制作。 据估计，这种pasta lunga（"长面条"）的宽度约为 400 微米，比新的电纺面条厚 1000 倍，而后者的宽度仅为 372 纳米，比某些波长的光还要窄。
这种新型"纳米长面条"形成的纳米纤维席宽约 2 厘米，因此是可见的，但每一缕都太窄了，任何形式的可见光照相机或显微镜都无法清晰地捕捉到，因此它们的宽度是用扫描电子显微镜测量的。
纳米纤维垫夹在两根手指之间。 图片来源：Beatrice Britton / Adam Clancy
共同作者加雷思-威廉姆斯教授（伦敦大学洛杉矶分校药学院）说："纳米纤维（如淀粉制成的纳米纤维）具有多孔性，因此具有用于伤口敷料的潜力。 此外，人们还在探索将纳米纤维用作组织再生的支架，因为它们可以模拟细胞外基质--一种由蛋白质和其他分子组成的网络，细胞通过构建这种网络来支撑自身。"
克兰西博士说："淀粉是一种很有前途的材料，因为它资源丰富且可再生--它是地球上仅次于纤维素的第二大生物质来源--而且可以生物降解，这意味着它可以在体内被分解。但提纯淀粉需要大量的加工过程。 我们已经证明，使用面粉制造纳米纤维的更简单方法是可行的。 下一步将是研究这种产品的特性。 例如，我们想知道它的分解速度、与细胞的相互作用，以及是否可以大规模生产。"
威廉姆斯教授补充说："遗憾的是，我不认为它能用作意大利面，因为它在不到一秒钟的时间内就会过熟，然后你才能把它从锅里拿出来。"
在电纺丝过程中，装有混合物的针和沉积混合物的金属板构成了电池的两端。 施加电荷可使混合物完成电路，从针头流到金属板上。
使用白面粉等富含淀粉的原料进行电纺丝比使用纯淀粉更具挑战性，因为杂质--蛋白质和纤维素--会使混合物更加粘稠，无法形成纤维。
研究人员使用的是面粉和甲酸而不是水，因为甲酸会分解构成淀粉的巨大螺旋层（或螺旋体）。 这是因为粘在一起的螺旋层太大，无法构成纳米纤维。 (烹饪对淀粉的作用与甲酸相同--它能分解螺旋层，使面条易于消化）。然后，当面条在空气中飞到金属板上时，甲酸就会挥发掉。研究人员还必须小心翼翼地将混合物加热数小时，然后再慢慢冷却，以确保其浓度合适。
编译自/ScitechDaily
