De anmärkningsvärda egenskaperna hos ett nyligen upptäckt bläckfiskprotein kan revolutionera material på ett sätt som skulle vara ouppnåeligt med konventionell plast, hittar en recension publicerad i Gränser i kemi . Ursprunget i de ringade tänderna på bläckfiskens rovarmar, detta protein kan bearbetas till fibrer och filmer med applikationer som sträcker sig från "smarta" kläder för hälsoövervakning, till självläkande återvinningsbara tyger som minskar mikroplastföroreningar. Material tillverkade av detta protein är miljövänliga och biologiskt nedbrytbara, med hållbar storskalig produktion uppnådd med hjälp av laboratoriekulturmetoder.

"Bläckfiskproteiner kan användas för att producera nästa generations material för en rad fält inklusive energi och biomedicin, liksom säkerhets- och försvarssektorn, "säger huvudförfattaren Melik Demirel, Lloyd och Dorothy Foehr Huck begåvad stol i biomimetiska material, och chef för Center for Research on Advanced Fiber Technologies (CRAFT) vid Penn State University, USA. "Vi granskade den nuvarande kunskapen om bläckfiskringbaserade material, som är ett utmärkt alternativ till plast eftersom de är miljövänliga och miljömässigt hållbara. "

Bläckfiskringtänder är mångsidiga

När mänskligheten vaknar till efterdyningarna av ett 100-årigt parti av plastproduktion, vi börjar lyssna på naturens varningar - och dess lösningar.

"Naturen producerar en mängd smarta material som kan miljöavkänna, självläkande och exceptionell mekanisk funktion. Dessa material, eller biopolymerer, har unika fysiska egenskaper som inte lätt återfinns i syntetiska polymerer som plast. Viktigt, biopolymerer är hållbara och kan konstrueras för att förbättra deras fysiska egenskaper, "förklarar Demirel.

Haven, som har burit mest av plastföroreningar, står i centrum för sökandet efter hållbara alternativ. Ett nyupptäckt protein från bläckfiskringtänder (SRT) - cirkulära rovdjur som finns på bläckfiskens sugkoppar, används för att starkt greppa byten - har fått intresse på grund av dess anmärkningsvärda egenskaper och hållbara produktion.

Elasticiteten, flexibilitet och styrka hos SRT-baserade material, liksom deras självläkning, optisk, och termiska och elektriska ledande egenskaper, kan förklaras av olika molekylära arrangemang som de kan anta. SRT-proteiner består av byggstenar arrangerade på ett sådant sätt att mikrofasseparation sker. Detta är en liknande situation som olja och vatten men på en mycket mindre, nanoskala. Blocken kan inte separeras helt för att producera två distinkta lager, så i stället skapas former på molekylär nivå, såsom upprepning av cylindriska block, störande trassel eller ordnade lager. De bildade formerna dikterar materialets egenskap och forskare har experimenterat med dessa för att producera SRT-baserade produkter för en mängd olika användningsområden.

Inom textilindustrin, SRT-protein kan hantera en av de viktigaste källorna till mikroplastföroreningar genom att tillhandahålla en nötningsbeständig beläggning som minskar mikrofibererosion i tvättmaskiner. Liknande, en självläkande SRT-proteinbeläggning kan öka livslängden och säkerheten för skadade biokemiska implantat, samt plagg skräddarsydda för skydd mot kemiska och biologiska krigföringsmedel.

Det är till och med möjligt att blanda flera lager av SRT -proteiner med andra föreningar eller teknik, vilket kan leda till utvecklingen av "smarta" kläder som kan skydda oss från föroreningar i luften och samtidigt hålla ett öga på vår hälsa. De optiska egenskaperna hos SRT-baserade material innebär att dessa kläder också kan visa information om vår hälsa eller omgivning. Flexibla SRT-baserade fotoniska enheter-komponenter som skapar, manipulera eller upptäcka ljus, såsom lysdioder och optiska displayer, som vanligtvis tillverkas med hårda material som glas och kvarts - är för närvarande under utveckling.

"SRT -fotonik är biokompatibel och biologiskt nedbrytbar, så kan användas för att göra inte bara bärbara hälsoövervakare utan också implanterbara enheter för biosensering och biodetektering, "tillägger Demirel.

Ingen bläckfisk skadades vid tillverkningen av denna film

En av de främsta fördelarna med SRT-baserade material jämfört med syntetiska material och plast tillverkade av fossila bränslen är dess miljömässiga referenser. SRT -proteiner produceras billigt och enkelt från förnybara resurser och forskare har hittat ett sätt att producera det utan att fånga en bläckfisk. "Vi vill inte tömma naturliga bläckfiskresurser och därför producerar vi dessa proteiner i genetiskt modifierade bakterier. Processen är baserad på jäsning och använder socker, vatten, och syre för att producera biopolymerer, "förklarar Demirel.

Man hoppas att de SRT-baserade prototyperna snart kommer att bli tillgängliga mer allmänt, men det behövs mer utveckling.

Demirel förklarar, "Att skala upp dessa material kräver ytterligare arbete. Vi arbetar nu med bearbetningstekniken för dessa material så att vi kan göra dem tillgängliga i industriella tillverkningsprocesser."