Kimyagerler Dünyanın En İnce Spagettisini Yaptı

İnsan saçından yaklaşık 200 kat daha ince olan dünyanın en ince spagettisi, UCL liderliğindeki bir araştırma ekibi tarafından geliştirildi. Spagetti yeni bir yemek olarak değil, nanolif adı verilen ultra-ince malzeme ipliklerinin tıpta ve sanayide geniş kullanım alanları nedeniyle geliştirilmiştir. Nişasta bazlı nanolifler, çoğu yeşil bitkinin fazla glikozu depolamak için ürettiği, yara iyileşimini desteklemek için yara örtülerinde kullanılabilir (çünkü nanolif matları oldukça gözeneklidir, su ve nemin geçmesine izin verir ama bakterileri bloklar), kemik yenilenmesi için iskele olarak ve ilaç taşıma için kullanılabilir. Ancak, bitki hücrelerinden nişastanın çıkarılmasına ve saflaştırılmasına dayanırlar, bu süreç önemli enerji ve su gerektirir. Araştırmacılar, nişastaca zengin un gibi bir bileşenden doğrudan nanolifler üretmenin daha çevreci bir yöntem olduğunu önermektedir, bu da makarnanın temelini oluşturur.

Spagettiden Nanolifler Yaratmak

Nanoscale Advances'ta yayımlanan yeni bir makalede, ekip elektrosarıma adlı bir teknik kullanarak sadece 372 nanometre (bir metrenin milyarda biri) genişliğinde spagetti yapımını anlattı; burada un ve sıvı iplikleri elektrik yükü ile bir iğnenin ucundan çekilir. Çalışma, kimya alanında master derecesi çalışmasının bir parçası olarak University College London'da Beatrice Britton tarafından gerçekleştirildi. Ortak yazar Dr. Adam Clancy (UCL Kimya Bölümü) şunları söyledi: "Spagetti yapmak için su ve un karışımını metal deliklerden geçirmelisiniz. Çalışmamızda aynı şeyi yaptık, ancak un karışımını elektrik yükü üzerinden geçirdik. Kelimenin tam anlamıyla spagetti ama çok daha küçük." Araştırmacılar, Nuoro, Sardinya'daki bir makarna üreticisi tarafından el yapımı olarak yapılan Su Filindeu ("Tanrı'nın İplikleri") adlı bilinen en ince makarnayı, longa ("uzun makarna") olarak adlandırdıklarını açıkladı. Bu makarnanın genişliği yaklaşık 400 mikron olarak tahmin edilmekte - yeni elektro-üretilmiş olan ise 372 nanometre ölçüsündedir ve bu da bazı ışık dalga boylarından daha dar hale getirir. Bu yeni "nano-makarna", yaklaşık 2 cm genişliğinde bir nanolif matı oluşturdu ve bu onu görünür kılmasına rağmen, her bir iplik standı herhangi bir görsel ışık kamerası veya mikroskop tarafından net bir şekilde yakalanamayacak kadar dardır ve bu nedenle genişliği taramalı elektron mikroskobu kullanılarak ölçülmüştür.

Çevresel Faydalılar ve Gelecek Yönleri

Çalışmaya dahil olan Profesör Gareth Williams (UCL Eczacılık Okulu), "Nişastadan yapılanlar gibi nanolifler, yüksek gözeneklilikleri nedeniyle yara örtülerinde kullanım potansiyeli göstermektedir. Ayrıca, dokuların kendilerini desteklemek için inşa ettiği proteinler ve diğer moleküllerden oluşan hücre dışı matrisi taklit ederek, dokunun yeniden büyümesi için iskeleler olarak keşfedilmektedir," dedi. Dr. Clancy, "Nişasta umut verici bir malzemedir çünkü bol ve yenilenebilir—dünyadaki ikinci en büyük biyokütle kaynağıdır, selülozdan sonra ve biyolojik olarak parçalanabilir, bu da vücutta parçalanabileceği anlamına gelir. Ancak nişastanın saflaştırılması çok fazla işleme gerektirir. Un kullanarak nanolifler üretmenin daha basit bir yolunu bulabileceğimizi gösterdik. Şimdi bu ürünün özelliklerini araştırmak istiyoruz; örneğin, ne kadar çabuk parçalandığını, hücrelerle nasıl etkileştiğini ve büyük ölçekte üretilebilir mi bilmek istiyoruz." Profesör Williams ekledi, "Maalesef, bir makarna olarak kullanılışlı olduğunu düşünmüyorum, çünkü tencereden çıkaramadan bir saniyeden daha kısa sürede pişiyor." Elektrospinningde, karışımın bulunduğu iğne ve uygulanacağı metal plaka, bir pilin uçları gibi davranır. Elektrik yükü uygulamak karışımın iğneden metal plakaya akarak devreyi tamamlamasını sağlar. Beyaz un gibi nişastaca zengin bir bileşen kullanarak elektrospinning yapmak, saf nişasta kullanmaktan daha zordur, çünkü safsızlıklar—protein ve selüloz—karışımın viskozitesini artırır ve fiber oluşumunu engeller.

Araştırmacılar, formik asitin nişastayı oluşturan dev sarmal yığınları (veya helisleri) bozduğu için su yerine un ve formik asit kullandılar. Helisler birlikte yapışarak nanofiberlerin yapı taşları olamayacak kadar büyük yapılara dönüşür. (Pişirme, formik asitin nişasta üzerinde yarattığı aynı etkiyi yaratır—helisel katmanları parçalar, böylece makarnanın sindirilmesini sağlar.) Daha sonra formik asit, hava yoluyla metal plakaya uçarken buharlaşır. Araştırmacılar ayrıca doğru kıvama ulaşmasını sağlamak için karışımı birkaç saat boyunca dikkatlice ısıtıp, ardından yavaşça tekrar soğutmaları gerekiyordu. Çalışmanın baş yazarı ve Kimya'da Master derecesi öğrencisi Beatrice Britton, "Değişkenleri deneyip izleme sürecinden gerçekten keyif aldım. Bu konuda birçok deneme yanılma oldu. Lif oluşturmayı beklemiyordum ama oluşturdum," dedi. Her bir iplik standı, herhangi bir görünür ışık kamerası veya mikroskop tarafından net bir şekilde yakalanamayacak kadar dardır, bu yüzden ekip, taramalı elektron mikroskobu ve odaklanmış bir elektron demeti ile kısa taramalar kullanarak, deflekt edilen elektronlardan oluşan desen-temelli bir resim oluşturdu."