چطور از «آب پـنـیـر» ابـریـشـم بگیریم !

پژوهشگران سوئدی موفق شدند از آب پنیر، ابریشم مصنوعی تولید کنند. آن‌ها با حرارت دادن و افزودن اسید به آب پنیر، پروتئین‌های آن را به صورت نانوالیاف در آورده و در نهایت از ترکیب این نانوالیاف با هم، ابریشم مصنوعی ساختند.
محققان سوئدی فرآیندی ارائه کردند که در آن می‌توان از پروتئین آب پنیر، ابریشم مصنوعی تولید کرد. این گروه با بررسی ساختار این ابریشم، نشان دادند که ذرات پروتئینی موسوم به نانوفیبریل به هم متصل شده و الیاف ابریشم را تولید می‌کنند.

نکته جالب توجه در این پروژه آن است که بهترین الیاف آن‌هایی نیستند که رشته‌های پروتئینی بلندتری دارند. این گروه دریافتند که بیشترین استحکام را ابریشم‌هایی دارند که نانوالیاف پروتئینی مورد استفاده در آن‌ها کیفیت پایینی دارد.
تقلید از طبیعت برای تولید ابریشم کار ساده‌ای نیست؛ به همین دلیل محققان در این پروژه از مواد خودآرا استفاده کردند.

لوندل از محققان KTH می‌گوید: «این فرآیند بسیار ساده است. برخی پروتئین‌ها در این روش خودآرایی داده و به صورت نانوالیاف در می‌آیند. یک سیال حاوی این نانوالیاف، آن‌ها را به درون یک کانال بسیار باریک پمپ می‌کند. جریان آب دیگری به صورت عمودی براین ساختار وارد شده و آن را فشرده می‌کند که این کار در نهایت موجب چسبیدن الیاف به هم می‌شود. این فرآیند اتصال با آب، به فشرده‌سازی هیدرودینامیکی شهرت دارد که پیش از این محققان این پروژه از آن برای تولید الیاف مصنوعی چوب با استفاده از فیبریل‌های سلولزی استفاده کرده‌ بودند.

محققان این پروژه پروتئین به دست آمده از آب پنیر تولید شده از شیر گاو را گرما داده و به آن اسید اضافه می‌کنند. شکل و مشخصات فیبریل‌ها بستگی به غلظت پروتئین در محلول دارد، به طوری که اگر این غلظت کمتر از 4 درصد باشد، الیاف ضخیم و مستحکم فیبریل تشکیل می‌شود. ضخامت این فیبریل‌ها 4 تا 7 نانومتر بوده و طول آن به 2000 نانومتر می‌رسد. افزایش غلظت به 6 درصد موجب نازک‌تر و کوتاه‌تر شدن الیاف می‌شود، به طوری که ضخامت به 2 تا 3 نانومتر و طول آن به 40 نانومتر می‌رسد.

این گروه تحقیقاتی نشان دادند که الیاف کوتاه‌تر و نازک‌تر، کیفیت بهتری نسبت به الیاف ضخیم دارند. بررسی‌های محققان نشان داد که نانوفیبریل‌های کوتاه و نازک، به راحتی پیچ خورده و به هم متصل می‌شوند که این امر موجب استحکام بهتر ابریشم می‌شود.
پژوهشگران با این روش موفق به ساخت الیاف ابریشم به طول 5 میلیمتر شدند که کیفیت قابل قبولی دارد. از نتایج این پروژه می‌توان برای ساخت بافت‌های مصنوعی استفاده کرد.
این گروه نتایج یافته‌های خود را در قالب مقاله‌ای با عنوان Flow-assisted assembly of nanostructured protein microfibers در Proceedings of the U.S. National Academy of Sciences منتشر کردند.
منبع: Scientists spin artificial silk from whey protein
منبع:ستاد ویژه توسعه فناوری نانو