Seiden-Nanofasern

Seide, eine der am längsten bekannten Textilfasern, ist eigentlich eine Tierfaser, die vom Seidenspinner gesponnen wird, während er seinen Kokon herstellt. Die Verfügbarkeit von Seiden-Nanofasern eröffnet eine neue Reihe potenzieller Anwendungsmöglichkeiten, die vorher unerreichbar waren.

Der Hauptbestandteil von Seide ist das Protein Fibroin. Die am umfassendsten untersuchte Seide stammt vom echten Seidenspinner, Bombyx mori, was die wissenschaftliche Bezeichnung des Maulbeerspinners ist. Das Seidenfibroin des Bombyx mori besitzt ausgezeichnete mechanische Eigenschaften und wurde lange Zeit als biomedizinisches Nähmaterial verwendet. Dieses wichtige Material kann in nützliche Formen wie beispielsweise Flüssigkeit, Fasern, Pulver, Membran, Gel oder einen porösen Stoff umgewandelt werden.

Aufgrund der biokompatiblen Eigenschaften wurden der durchlässige Stoff und der Belag des Seidenfibroins in Anwendungen der Gewebetechnik als Grundgerüst für die Herstellung von Austauschgewebe genutzt. Pulverisierte Seide wurde ausgiebig in Kosmetikbereich, für Oberflächen verbessernde Materialien, gesunde Lebensmittel und Industriesubstanzen verwendet. Die Weiterentwicklung von Seidenfibroin-Pulver ist jedoch durch die derzeitigen Begrenzungen bei der Herstellung feinerer Seidenfibroin-Partikel, die über einen Durchmesser von weniger als 1mm verfügen, eingeschränkt. Des Weiteren könnte sich die mechanisch pulverisierte Seide als nicht gerade wünschenswert für biomedizinische Zwecke erweisen. Der Grund dafür liegt in der rauen und körnigen Oberfläche der Faser, die mögliche Gewebeschädigungen durch Abscheuern verursachen kann.

Die Verbesserung der Faserverarbeitung löst diese Probleme auf technische Art und Weise. Kürzlich wurde eine neue Verarbeitungsmethode entwickelt, die kugelförmige Seiden-Nanopartikel mit einem Durchmesser von 35-125nm erzeugt. Die feinen kristallinen Seidenproteinkugeln werden durch die Verwendung von mit Wasser mischbaren Lösungsmitteln direkt aus der umgewandelten Flüssigseide hergestellt.

Die Nanopartikel bestehen aus achtzehn Arten von Aminosäuren und weisen eine starke Beständigkeit gegenüber UV-Strahlung auf. Die kugelförmigen Nanopartikel können über physische oder chemische Methoden mit Medikamenten, Enzymen oder Polypetriden biologisch verbunden werden und möglicherweise in Systemen der Arzneimittelzufuhr Anwendung finden. Die Seiden-Nanopartikel können kommerziell hergestellt werden, um ihre Nutzung für medizinische Biomaterialien, den Kosmetikbereich, Hautpflegeprodukte mit UV-Schutz, Abdeckmaterialien usw. zu ermöglichen.

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Dr. Yu-Qing Zhang ctm

Weitere Informationen:

http://www.suda.edu.cn

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Die Materialwissenschaft bezeichnet eine Wissenschaft, die sich mit der Erforschung – d. h. der Entwicklung, der Herstellung und Verarbeitung – von Materialien und Werkstoffen beschäftigt. Biologische oder medizinische Facetten gewinnen in der modernen Ausrichtung zunehmend an Gewicht.

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