合成产生的黑色素在应用于织物时可用作毒素吸附剂检测仪器
2022-09-17 11:55:34 检测
合成产生的黑色素在应用于织物时可用作毒素吸附剂
数十年来,产生选择性多孔材料的想法已引起化学家的关注。现在,西北大学的最新研究表明,真菌可能已经做到了数百万年。
当内森·贾内斯基(Nathan Gianneschi)的实验室着手合成黑色素时,它会模仿某些已知栖息于不寻常,敌对环境中的真菌(包括宇宙飞船,洗碗机甚至切尔诺贝利)所形成的黑色素,他们最初并不认为这种材料会被证明具有高度的多孔性okmart.com。使材料能够存储和捕获分子。
黑色素已被发现存在于各种生物中,包括在我们的皮肤和眼睛的背面以及许多动物和植物的色素中。它还在保护物种免受环境压力的作用中。
龟头海蛇的条纹变暗,例如在有污水的情况下;生活在工业区的飞蛾会因其细胞吸收烟灰中的毒素而变黑。研究人员想知道是否可以将这种生物材料制成更像海绵的形式,以优化这些特性。而且,自然界中是否已经存在海绵状黑色素。
该研究的通讯作者吉安斯基说:“黑色素的功能并非一直都被完全了解。” “它肯定是人类皮肤中的一种自由基清除剂,可以防止紫外线的伤害。现在,通过合成,我们已经发现了这种激动人心的物质,它很可能存在于自然界中。真菌可以使这种物质增加其细胞的机械强度,但是多孔的,允许营养物通过。”
该研究报告将于3月5日(星期五)发表在《美国化学学会杂志》上。
Gianneschi是温伯格文理学院的Jacob and Rosaline Cohn化学教授。Gianneschi曾在McCormick工学院的材料科学和生物医学工程系任职,同时还是国际纳米技术研究所的副所长。
出于多种原因,在实验室中创建这种材料的能力令人鼓舞。在典型的无孔材料中,颗粒仅在表面上吸附。但是多孔材料(如Allomelanin)会吸收并保留有害的毒素,同时让诸如空气,水和营养物质之类的好物质通过。这可以使制造商制造出透气的,用于制服的保护性涂层。
Gianneschi说:“发现潜在有用的东西总是让您感到兴奋。” “但是,还有一个有趣的想法,就是通过发现这一点,生物学中可能已经存在类似的材料。化学合成导致生物学发现的例子并不多。反之则更是如此。”
实验室的研究生研究员,论文的第一作者纳尼基·麦卡勒姆(Naneki McCallum)注意到,在适当的条件下,黑色素似乎是空心的,或者可以通过电子显微镜制成黑色素。当研究小组遇到合成材料时,他们开始进行材料的孔隙率和选择性实验,以吸附这些空隙中的分子。
在一个关键的演示中,该团队与海军研究实验室的研究人员合作,证明了这种新型的多孔黑色素将起到保护涂层的作用,从而防止神经毒气模拟物通过。受此结果启发,他们从真菌细胞中分离出天然存在的黑色素。这是通过从内部蚀刻掉生物材料而完成的,剩下一个含有黑色素的壳。
他们将这些结构称为“真菌幽灵”,是因为难以捉摸的空心形状具有“ Casper”般的品质。来源于真菌的材料也可以用作织物的保护层。显着地,该材料保持透气,允许水通过,同时捕获毒素。
这种材料的另一个好处是它的简单性,因为它很容易从简单的分子前体生产并按比例缩放。将来,它可用于制造防护口罩和面罩,并有可能在长距离太空飞行中应用。太空中的涂层材料将使宇航员能够储存正在呼吸的毒??素,同时保护自己免受有害辐射的侵害,从而减少浪费和减轻重量。
这也是朝着选择性膜迈出的一步,选择性膜是一个非常复杂的研究领域,旨在吸收诸如水的化合物,并允许健康的矿物质通过,同时阻止汞等重金属。
麦卡勒姆说:“真菌可以在其他生物挣扎的地方繁衍生息,他们拥有黑色素来帮助他们做到这一点。” “因此,我们问,通过在实验室中重新创建此类材料,我们可以利用哪些属性?”
MURI通过空军科学研究所(AFOSR FA9550-18-1-0142)和美国国防部减少威胁局(HDTRA1-19-19-1-0010)支持了该研究。
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