化学家寻求更好的绷带,制成世界最小的意大利面

研究人员正在寻求更好的绷带,他们正在创造极细的淀粉纤维

Photo of spaghetti in a bowl green color background

一碗清淡的面条(一根世界最小的意大利面,未在图中显示,肉眼不可见)。

Say-Cheese/Getty Images

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迄今为止最细的意大利面——我们称之为“纳米蒂尼”——平均直径为 372 纳米,只有两种成分:面粉和甲酸。后者是一种腐蚀性试剂,通常由受激怒的蚂蚁喷射出来,这就是为什么研究员亚当·克兰西在吃之前嗅了嗅他的作品。 

食用用甲酸腌制的东西通常是不可取的。但伦敦大学学院的化学家克兰西依赖于他对酸的气味阈值的理解——人类鼻子可以检测到物质的最低浓度。克兰西相信,如果意大利面是无味的,那么它所含的酸就太少而不会有危险。满意后,他咀嚼了一团纳米蒂尼。“我知道你不应该进行自我实验,但我已经做出了世界上最小的意大利面,”克兰西说。“我忍不住。” 

克兰西和他的合著者最近在《纳米尺度进展》上发表了他们的意大利面食谱,他们并不是想为意大利餐厅烹制美食;他们正在研究淀粉纳米纤维作为下一代绷带的潜力。克兰西说,这些纤维垫的孔隙允许水通过,但对于细菌来说太小了。 


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理想的伤口敷料不仅仅是简单的屏障。康奈尔大学研究生莫森·阿里沙希指出,它们还应该加速康复,他研究用淀粉衍生物制成的纳米纤维绷带,并且没有参与纳米蒂尼项目。“使用淀粉等天然材料开发伤口敷料可以帮助伤口更快愈合,”阿里沙希说。淀粉应该鼓励损伤周围的细胞生长,因为纤维类似于人体微观结构网络,称为细胞外基质。淀粉还有另一个天然优势:由每种绿色植物制造,它是地球上最常见的有机化合物之一。 

以前的纳米纤维是用玉米、玉米和小麦的纯化淀粉制成的。克兰西声称,这是第一次有人用普通白面粉这样做——因此,符合世界最小意大利面的定义。为了制作它,他的团队首先将面粉溶解在酸中,酸会解开面粉的淀粉团块,使分子可以连接成细线。

SEM image of nanopasta

该团队使用了扫描电子显微镜,用聚焦的电子束扫描垫子,并根据被偏转或击落的电子模式创建图像。每根单独的线都太窄,无法被任何形式的可见光相机或显微镜清晰捕获。

比阿特丽斯·布里顿/亚当·克兰西

 接下来是一个精细的、长达数小时的加热和冷却过程。宾夕法尼亚州立大学食品科学家格雷格·齐格勒说,这个过程是新研究“最有趣”的方面,他研究淀粉纳米纤维作为培养肉的可能支架,并且没有参与这篇新论文。齐格勒说,尽管超市面粉不纯,但所得液体具有“适合纺丝的适当粘度”,他指的是用于制作意大利面的技术。 

The nanofiber mat held between two fingers. The mat is very thin, resembling rice paper

夹在两根手指之间的纳米纤维垫。

比阿特丽斯·布里顿/亚当·克兰西

意大利面制造商通常切片面团或将其推过小孔以赋予其形状。但在这种情况下,淀粉分子被静电纺丝——被电荷拉过空心针尖。液体水平地从针头中喷出,被几厘米外的接地板吸引。随着酸在飞行中迅速干燥,淀粉链形成了固体但不可见的细丝;它们的宽度太小,肉眼无法看到。可以看到的是纤维聚集在板上时形成的灰白色垫子。这些可弯曲的垫子看起来有点像描图纸,但它不是木浆,而是非常小的意大利面。至于味道?“我可以确认它需要一些调味料,”克兰西说。 

本·瓜里诺《大众科学》的副技术编辑。他撰写和编辑关于人工智能、机器人技术以及我们与工具关系的故事。此前,他曾在《大众科学》担任科学编辑,并在《华盛顿邮报》担任专职作家,在那里他报道了 COVID 大流行、科学政策和虚假信息(以及恐龙骨骼和水熊)。他拥有宾夕法尼亚大学的生物工程学位和纽约大学科学、健康与环境报道项目的硕士学位。

更多作者:本·瓜里诺
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