Наносферы из пептидов крепче стали
 Изображение наносфер при помощи атомного силового микроскопа (рисунок – Angew. Chem. Int. Ed.) |
|
||||||||
Когда проводились опыты по приложению силы к этим частичкам, алмазные образцы были единственными, с чьей помощью удалось осуществить вдавливание, объяснил Итай Руссо из Института Вейцмана в Реховоте. Это довольно удивительно, что можно получить столь прочный материал из биологических продуктов.
Ученые, под руководством Руссо и Эхуд Газит из Университета Телль-Авива отмечают, что такие наноструктуры весьма перспективны для укрепления композиционных материалов. Они предлагают потенциальные области применения от надуманных идей таких как «космический лифт» до медицинских имплантантов. Такие сферы могут быть использованы в качестве армирующих материалов, отметил Руссо, однако промежуток между открытием и применением в данном случае будет большим.
Группа ученых получила сферы из N-трет-бутоксикарбонил (Boc)- защищенного дифениламина, который в незащищенной форме являются основой бета-амилоидного белка, который накапливается с образованием бляшек в головном мозге при болезни Альцгеймера. Газит ранее получал методом самосборки нанотрубки из этого защищенного дипептида, и лишь немного изменив условия получения, студент Газита Лихи Адлер-Абрамович получил сферы, модуль Юнга (мера жесткости материала) которых был на порядок выше.
Диаметры сфер колеблются от 30 нм до 2 мкм с полостями, размеры которых израильские ученые не смогли определить. Хотя основные измерения жесткости варьируются в зависимости от толщины материала, модуль Юнга не изменяется. Таким образом Газит и Руссо привлекли коллег из Университета Бен-Гуриона для имитации этого свойства. Частицы с диаметром 1 мкм с оболочкой дипептида толщиной 0.4 мкм имеют модуль Юнга 275 Гпа, по сравнению с 130 Гпа для кевлара и приблизительно 200 Гпа для стали.
Руссо и Газит полагают, что, подобно кевлару, прочность материала в большей степени обусловлена плоской формой молекул и взаимодействиями между их ароматическими фрагментами – боковыми цепями π-электронов, однако это еще не подтверждено. Остается открытым вопросом: что же дает такой резкий скачок механических свойств. Тем не менее, пока можно сказать, что сферы высокоупорядочены.
Кеннет Войцеховский, исследующий сборку белков в Университете Юты, отмечает, что структура наносфер, вероятно, также зависит от pH, что потенциально ограничивает их применение. С другой стороны такой встроенный молекулярный переключатель может представлять полезные возможности для создания «умных» материалов. В любом слчае, по его словам, Газит, Руссо и сотрудники сделали впечатляющее открытие.
Источники: