В поисках устойчивых решений для промышленности, ученые из Каунасского технологического университета (КТУ) разработали нанофибру из целлюлозы, которая может заменить нефтехимические материалы, которые используются сегодня во многих продуктах. Новый материал обещает стать экологичной альтернативой для текстиля, игрушек, спортивного инвентаря и даже медицинских устройств, помогая сократить воздействие нефтяных полимеров на окружающую среду.
Целлюлоза является наиболее распространенным природным полисахаридом на Земле, ее можно найти в клеточных стенках растений, водорослях и некоторых бактериях. «Я выбрала этот материал для исследований из-за его природного происхождения и свойств, благоприятных для биосовместимости и биоразлагаемости», — говорит Ингрида Паулюкайтите, соавтор разработки. Она пояснила, что эта наноструктура, напоминающая гель, была получена методом электропрядения во влажной среде, когда растворенная целлюлоза преобразуется в волокна, используя экологически чистые растворители.
Этот метод особенно привлекателен благодаря своей экологичности. Для растворения целлюлозы в данном процессе применяются «зеленые» растворители, которые менее вредны для окружающей среды, чем традиционные химические вещества. Важное преимущество технологии — возможность перерабатывать отходы, создавая нанофибру, пригодную для дальнейшего использования. В зависимости от чистоты исходного материала ее можно применять в различных отраслях: переработанная из отходов целлюлоза подойдет для производства игрушек, спортивного инвентаря и товаров для дома, тогда как чистая целлюлоза обладает высоким потенциалом в медицине.
Новое изобретение представляет собой нанофиброзную матрицу, напоминающую каркас для роста клеток, что особенно важно в медицине, где требуется максимальная биосовместимость материалов для избегания иммунного ответа. «Наша матрица из нанофибры из целлюлозы действует как структурная поддержка, способствующая делению и росту клеток», — объясняет Паулюкайтите.
Эта структура способна удерживать влагу, что позволяет ее использовать для заживления ран, контролируя количество влаги на поврежденных участках кожи. Первые тесты показали, что целлюлозные волокна пригодны для применения в инженерии тканей, в частности для восстановления хрящевых, костных и сосудистых структур. В перспективе материал может быть использован для стимуляции естественных восстановительных процессов организма и регенерации органов.
Кроме того, разработанные целлюлозные нанофибры потенциально пригодны для создания трехмерных (3D) клеточных моделей, которые позволяют лучше понять поведение клеток в естественных условиях. «Это преимущество особенно важно для инженерии тканей и исследований в области онкологии, где 3D-культуры обеспечивают более точные эксперименты и помогают глубже понять процессы клеточного роста и взаимодействий», — добавляет Паулюкайтите.
Ранее ученые предложили получать из сточных вод биополимеры — экологически чистое сырье, которое может заменить нефтепродукты.