Новый электрокомпозит образован из белковых нанопроводников в полимерной основе

В Массачусетском университете (UMass Amherst) междисциплинарная группа учёных синтезировала новый класс органических материалов для гибкой электроники, безопасной для окружающей среды.

По словам руководителей работы, микробиолога Дерека Лавли (Derek Lovley) и химика-органика Тодда Эмрика (Todd Emrick), их исследование важно прежде всего тем, что оно показало возможность создания на полимерной основе гибкого композитного материала, сохраняющего электронные и сенсорные свойства входящих в него белковых нанопроводов.

Статья по итогам работы была опубликована в журнале Small.

Белковые нанопровода превосходят кремниевые проводники и углеродные нанотрубки в биосовместимости, стабильности и возможности применения для детектирования широкого круга биомолекул и химикатов. Однако для подобных сенсорных приложений нанопровода должны быть внедрены в гибкую основу — в таком виде из них удобно изготовлять носимые и другие типы электронных устройств.

«Мы можем массово производить белковые нанопроволоки с помощью микробов, выращиваемых на возобновляемом питательном материале. Изготовление нанопроводов более традиционных материалов требует высоких энергозатрат и ряда действительно неприятных химикатов, — говорит Лавли. — Белковые нанопроволоки тоньше кремниевых, и в отличие от них стабильны в воде, что очень важно для биомедицинских применений, таких как обнаружение метаболитов в поту».

В проводившихся в UMass Amherst концептуальных экспериментах белковые нановолокна образовывали электропроводящую сеть, при введении их в полимерный поливиниловый спирт. Затем материал подвергался жёстким воздействиям теплом или высокой кислотностью, но ожидаемого разрушения белкового композита не произошло и он сохранил свои электрические свойства.

Электропроводящие белковые нановолокна это естественный продукт жизнедеятельности геобактерий, открытых Лавли в иле реки Потомак более 30 лет назад. Геобактерии используют такие проводники, чтобы образовывать электрические соединения с другими микроорганизмами или минералами. Заслугой Эмрика и ещё одного члена команды, Томаса Рассела (Thomas Russell), стало превращение белковых нанопроводов из биологического курьёза в один из технических материалов современной электроники. Теперь, сообща учёные ищут способы налаживания выпуска запатентованных ими полимерно-белковых композитов в промышленных масштабах.