הספגטי הדק ביותר בעולם הוא בקוטר של 372 ננומטר בלבד - בערך פי 200 דק יותר משערת אדם.
בריטוןet al. השתמשו במיקרוסקופ אלקטרוני סורק, סרק את המחצלת באמצעות אלומת אלקטרונים ממוקדת ויצר תמונה המבוססת על דפוס האלקטרונים המוסטים או מנותקים; כל גדיל בודד צר מכדי להילכד בבירור על ידי כל צורה של מצלמת אור גלוי או מיקרוסקופ. קרדיט תמונה: ביאטריס בריטון / אדם קלנסי.
"הננופסטה החדשנית לא נועדה להיות מזון חדש אלא נוצרה בגלל השימושים הרבים שיש לגדילי חומר דקים במיוחד, הנקראים ננו-סיביים, ברפואה ובתעשייה", אמרה חוקרת מאוניברסיטת קולג' בלונדון, ביאטריס בריטון ועמיתיה.
"סיבים ננו העשויים מעמילן מבטיחים במיוחד ויכולים לשמש בתחבושות כדי לסייע בריפוי פצעים, כפיגומים להתחדשות העצם ולמתן תרופות."
"עם זאת, הם מסתמכים על מיצוי עמילן מתאי צמחים ומטוהר, תהליך הדורש הרבה אנרגיה ומים".
"שיטה ידידותית יותר לסביבה היא ליצור ננו-סיביים ישירות ממרכיב עשיר בעמילן כמו קמח, שהוא הבסיס לפסטה".
כדי ליצור ספגטי בקוטר של 372 ננומטר בלבד, השתמשו המחברים בטכניקה הנקראת אלקטרוספינינג, שבה חוטים של קמח ונוזל נמשכים דרך קצה המחט על ידי מטען חשמלי.
"כדי להכין ספגטי, אתה דוחף תערובת של מים וקמח דרך חורי מתכת", אמר חוקר מאוניברסיטת קולג' בלונדון, אדם קלנסי.
"במחקר שלנו, עשינו את אותו הדבר חוץ מזה שמשכנו את תערובת הקמח שלנו במטען חשמלי. זה ממש ספגטי אבל הרבה יותר קטן".
הננופסטה החדשנית יצרה מחצלת של ננו-סיבים בקוטר של כ-2 ס"מ, וכך היא גלויה, אבל כל גדיל בודד צר מכדי להילכד בבירור על ידי כל צורה של מצלמת אור גלוי או מיקרוסקופ, כך שהרוחב שלהם נמדד במיקרוסקופ אלקטרוני סורק.
"סיבים ננו, כמו אלה העשויים עמילן, מראים פוטנציאל לשימוש בחבישת פצעים מכיוון שהם נקבוביים מאוד", אמר פרופסור גארת' וויליאמס מאוניברסיטת קולג' בלונדון.
"בנוסף, ננו-סיביים נחקרים לשימוש כפיגום לצמיחה מחדש של רקמות, מכיוון שהם מחקים את המטריצה החוץ-תאית - רשת של חלבונים ומולקולות אחרות שהתאים בונים כדי לתמוך בעצמם."
"עמילן הוא חומר מבטיח לשימוש שכן הוא שופע ומתחדש - הוא המקור השני בגודלו לביומסה על פני כדור הארץ, מאחורי תאית - והוא מתכלה, כלומר ניתן לפרק אותו בגוף", אמר ד"ר קלנסי.
"אבל טיהור עמילן דורש הרבה עיבוד. הראינו שדרך פשוטה יותר לייצר ננו-סיביים באמצעות קמח אפשרית".
"השלב הבא יהיה לחקור את המאפיינים של המוצר הזה."
"היינו רוצים לדעת, למשל, באיזו מהירות הוא מתפרק, כיצד הוא מקיים אינטראקציה עם תאים, ואם אתה יכול לייצר אותו בקנה מידה".
באלקטרוספינינג, המחט שבה מצויה התערובת ולוח המתכת שעליה מונחת התערובת יוצרים שני קצוות של סוללה.
הפעלת מטען חשמלי גורמת לתערובת להשלים את המעגל על ידי זרימה החוצה מהמחט אל לוח המתכת.
ספינינג אלקטרו באמצעות מרכיב עשיר בעמילן כמו קמח לבן הוא מאתגר יותר משימוש בעמילן טהור, מכיוון שהזיהומים - החלבון והתאית - הופכים את התערובת לצמיגה יותר ואינה מסוגלת ליצור סיבים.
החוקרים השתמשו בקמח ובחומצה פורמית ולא במים, שכן החומצה הפורמית מפרקת את ערימות הספירלות הענקיות (או הסלילים) המרכיבות את העמילן.
הסיבה לכך היא ששכבות הסלילים הדבוקות זו לזו גדולות מכדי להיות אבני הבניין של ננו-סיביים.
לאחר מכן החומצה הפורמית מתאדה כשהאטריות עפות באוויר אל צלחת המתכת.
המדענים גם נאלצו לחמם בזהירות את התערובת במשך מספר שעות לפני שקיררו אותה לאט כדי לוודא שהיא בעקביות הנכונה.
"מכיוון שהחומר החדש שפותח מורכב מסיבים הנוצרים מהשחול וייבוש של קמח, הוא עשוי להיות מוגדר כפסטה, המפחית באופן דרמטי את השיא הקודם של הפסטה lunga הדקה ביותר בכפי אלף", הם סיכמו.
שֶׁלָהֶםנְיָרמופיע ביומןהתקדמות בקנה מידה ננו.
_____
ביאטריס בריטוןet al. Nanopasta: ננו-סיבים של קמח לבן מסתובב אלקטרו.עו"ד ננומטרי, פורסם באינטרנט ב-30 באוקטובר 2024; doi: 10.1039/D4NA00601A
