意大利面这个词通常会让人联想到美味的意大利美食和丰盛的餐点，但在科学领域，它已经获得了全新的意义。想象一下，这些细丝如此之细，比人类头发还要细200倍，它们并不是为了搭配番茄酱，而是有可能在医学和先进材料科学等不同领域引发革命。
最近，伦敦大学学院（UCL）的一组科学家制造了世界上最细的材料丝线，亲切地称为“意大利面”，试图将熟悉与非凡融为一体。这项研究的主要作者Beatrice Britton在UCL化学硕士课程期间完成了这项工作。“制作意大利面时，你会将水和面粉的混合物通过金属孔挤压。在我们的研究中，我们做了同样的事情，只是用静电拉出了混合物。这真的是意大利面，但要小得多。”UCL化学系的共同作者Adam Clancy博士解释道。
然而，这一令人瞩目的创造并不适合你的晚餐盘子。它的潜力在于新型伤口愈合、组织再生和药物递送的应用，从而在纳米技术领域树立了新的标杆。
“意大利面”纳米纤维的愈合能力
其秘密在于基础材料——淀粉。这种碳水化合物由绿色植物大量积累，为我们提供了创造纳米纤维的迷人前景。纳米纤维的微观垫足够多孔，允许水和湿气通过，同时作为防止有害细菌的保护屏障。“像淀粉这样的纳米纤维显示出用于伤口敷料的巨大潜力，因为它们非常多孔。”UCL药学院的Gareth Williams教授说，“此外，纳米纤维被探索用于作为支架来再生组织，因为它们模仿了细胞外基质——一种由细胞构建以支持自身的蛋白质和其他分子网络。”
制作“意大利面”纳米纤维
由淀粉制成的纳米纤维在医学和工业应用方面具有巨大的潜力。然而，传统生产这些材料的方法依赖于从植物细胞中提取和纯化淀粉，这一过程需要大量的能源和水资源，并引发环境担忧。
UCL团队设计了一种创新的替代方法：直接从富含淀粉的面粉中制造纳米纤维，这是一种广泛可用且可持续的资源。由于每根单个细丝太细，无法通过任何可见光相机或显微镜清晰捕捉，因此团队使用了扫描电子显微镜，通过聚焦的电子束扫描垫，并根据偏转或撞击的电子模式创建图像。这种方法不仅减少了资源消耗，还以意想不到且变革性的方式利用了常见的食品成分。这种方法代表了向更环保的纳米技术转变，将材料科学创新与环境保护相结合。
“意大利面”纳米纤维的未来
研究人员对这些超细纳米纤维的未来充满信心，特别是当它们使用富含淀粉的面粉作为起始材料时。“淀粉是一种有前途的材料，因为它丰富且可再生——它是地球上仅次于纤维素的第二大生物质来源——而且它是可生物降解的，意味着它可以在体内分解。”Clancy博士说。
然而，从面粉中制造纳米纤维的过程并非没有挑战。蛋白质和纤维素等杂质增加了混合物的粘度，使纤维形成更加困难。该研究强调了使用甲酸而不是水可以有效分解巨大的淀粉螺旋，从而制造纳米纤维。研究人员还在制备过程中仔细控制了混合物的温度，以达到适当的稠度。这一新方法不仅简化了工艺，还为可持续和可扩展的生产方法打开了大门。
这一切为什么重要？
尽管团队取得了显著进展，但仍需做大量工作才能充分探索这种“愈合意大利面”的潜力。“我们已经证明，使用面粉更简单地制造纳米纤维是可能的。下一步将是调查这种产品的特性。例如，我们想知道它分解的速度有多快，如何与细胞相互作用，以及能否大规模生产。”Clancy博士解释道。
这些纳米纤维的多功能性为超越医学的应用打开了大门，可能改变环境工程和可生物降解材料等领域。尽管基于淀粉的纳米纤维在医学和工业领域的应用前景广阔，但它们的烹饪应用仍遥不可及。“我认为它不太适合作为意大利面，遗憾的是，它会在不到一秒钟的时间内煮熟，甚至还没来得及从锅里拿出来。”Williams教授幽默地说道。
研究人员计划继续完善电纺丝工艺，并探索纳米纤维的特性，以确定其在实际应用中的可行性。目前，世界上最薄的“意大利面”已成为现代材料科学创造力和创新精神的一个杰出例子。该研究发表在期刊《Nanoscale Advances》上。
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