Немецкие и израильские ученые придумали способ выращивания растительного волокна со «встроенными» свойствами, такими как магнетизм или способность светиться в ультрафиолете. Для этого они модифицировали молекулы глюкозы, которые хлопчатник использует для построения целлюлозных волокон, «пришив» к ним химические довески, обеспечивающие требуемые свойства.
Статья в Science.
Наука о материалах сделала существенный вклад в создание тканей, которые используются для производства одежды. «Умные» ткани реагируют на окружающую среду и в зависимости от условий меняют свои свойства — они могут , , даже при растяжении. Однако сложный состав делает одежду, сшитую из таких тканей, дорогой и недолговечной. В новой работе ученые предложили сделать «умной» обычную хлопчатобумажную ткань, и для этого вырастить хлопок, волокна которого сразу обладали бы требуемой функцией.
В работе авторы эксплуатировали очень простую идею. Волокна целлюлозы состоят из молекул глюкозы, которая содержит шесть атомов углерода. Два из них — первый и четвертый — задействованы в образовании полимера. Если к свободному атому углерода химически присоединить какую-нибудь группу, она теоретически может встроиться в волокно. Ученые реализовали эту концепцию с использованием двух производных глюкозы под названиями 6CF-Glc и Glc-DOTA-Dy.
В первом случае к шестому атому углерода глюкозы была пришита молекула карбоксифлуоресцина, обладающая свойством флуоресценции. Во втором случае авторы использовали неорганический довесок с включением диспрозия (Dy), который должен был придать волокнам магнитные свойства. Модифицированную глюкозу добавляли в питательную среду, на которой развивались оплодотворенные семязачатки. Через двадцать дней из семязачатка на чашке развивалось семя, покрытое волосками, состоящими из целлюлозы (хлопок по сути и представляет собой волокна, покрывающие семена). Исследователи анализировали свойства волокон различными физическими методами.
Хлопок, при выращивании которого была использована глюкоза с пришитым к ней флуорофором, светится в ультрафиолете. Natalio et al., Science 357, 1118–1122 (2017)
Хлопок, содержащий флуоресцентный довесок, оказался желтого цвета и светился зеленым в ультрафиолете. Волокна с диспрозием были бесцветными и действительно меняли свои магнитные свойства в зависимости от температуры. Авторы также изучили структуру и прочность волокон. Оказалось, что по сравнению с обычным хлопком, модифицированные волокна имеют менее упорядоченную структуру, поэтому «светящееся» волокно было менее прочным, чем немодифицированное. «Магнитное» волокно, однако, по механическим свойствам не уступало обычному.
Эксперименты в полях ученые не проводили, поэтому неизвестно, насколько реально окажется выращивать «функциональный» хлопок на ферме. Тем не менее, авторы утверждают, что их концепция применима к любым натуральным тканям, включая бамбук, шелк и лен.
Что примечательно, генетики уже выводили светящиеся растения, но новая разновидность флуоресцирующих волокон хлопка получена без генной модификации. Попробуйте отличить ГМ-растения и животных от «природных» форм в нашем .
Дарья Спасская
© 2009 Технополис завтра
Перепечатка материалов приветствуется, при этом гиперссылка на статью или на главную страницу сайта "Технополис завтра" обязательна. Если же Ваши правила строже этих, пожалуйста, пользуйтесь при перепечатке Вашими же правилами.
