Myšlienka vytvárať selektívne porézne materiály priťahuje pozornosť chemikov už desaťročia. Nový výskum z Northwestern University naznačuje, že huby mohli byť schopné vytvárať takéto materiály v priebehu miliónov rokov.
Laboratórium Nathana Gianneschiho sa rozhodlo syntetizovať melanín, ktorý napodobňoval melanín produkovaný určitými hubami nachádzajúcimi sa v nezvyčajnom, nepriateľskom prostredí, vrátane vesmírnych lodí, umývačiek riadu a dokonca aj Černobyľu. Vedci však pôvodne neočakávali, že melanín bude veľmi pórovitý, čo je vlastnosť, ktorá umožňuje vytvoriť materiál na ukladanie a zachytávanie molekúl.
Melanín sa nachádza v živých organizmoch, na našej koži a očnom pozadí a ako pigmenty u mnohých zvierat a rastlín. Zohráva tiež úlohu pri ochrane druhov pred environmentálnymi faktormi. Pruhy morských hadov korytnačích stmavnú napríklad v prítomnosti znečistenej vody a motýle žijúce v priemyselných oblastiach sčernejú, pretože ich bunky absorbujú toxíny zo sadzí. Výskumníkov zaujímalo, či by sa tento typ biomateriálu dal vyrobiť tak, aby sa tieto vlastnosti optimalizovali, a či už v prírode existujú hubovité melaníny.
„Funkcia melanínu nie je vždy a vo všetkých prípadoch úplne známa. Je to určite lapač radikálov v ľudskej koži a chráni aj pred ultrafialovým žiarením. Teraz sme vďaka syntéze objavili tento vzrušujúci materiál, ktorý môže veľmi dobre existovať v prírode. Huby môžu vytvoriť tento materiál, aby poskytli svojim bunkám mechanickú pevnosť, ale je porézny a umožňuje živinám prechádzať,“ Nathan Gianneschi, zástupca riaditeľa Medzinárodného nanotechnologického inštitútu.
Schopnosť vytvoriť tento materiál v laboratóriu je vzrušujúca práca z niekoľkých dôvodov. V typických neporéznych materiáloch sa častice adsorbujú iba povrchovo. Ale pórovité materiály, ako je alomelanín, absorbujú a zadržiavajú nežiaduce toxíny, pričom umožňujú prestup prospešných látok, ako je vzduch, voda a živiny. To by mohlo výrobcom umožniť vytvárať priedušné ochranné poťahy na uniformy.
Za správnych podmienok sa melanín javí ako dutý alebo môže obsahovať to, čo sa pod elektrónovou mikroskopiou javí ako dutiny. Keď tím narazil na syntetický materiál, začali experimentovať s pórovitosťou a selektivitou materiálov na adsorbovanie molekúl do týchto dutín.
V kľúčovej demonštrácii sa tímu podarilo ukázať, že nový porézny melanín bude pôsobiť ako ochranný povlak, ktorý blokuje prenikanie simulátorov nervových plynov. Inšpirovaní týmto výsledkom vedci potom izolovali prirodzene sa vyskytujúci melanín z buniek húb. Dosiahlo sa to vyleptaním biomateriálu zvnútra, pričom zostala škrupina obsahujúca melanín. Potom tieto štruktúry nazvali „hubovými duchmi“, pretože nepolapiteľný dutý tvar pripomínal Caspera z karikatúry s rovnakým názvom. Materiál získaný z húb možno použiť aj ako ochrannú vrstvu v tkaninách. Je pozoruhodné, že materiál zostáva priedušný, prepúšťa vodu a zachytáva toxíny.
Ďalšou výhodou tohto materiálu je jeho jednoduchosť, pretože ho možno ľahko vyrobiť a zväčšiť z jednoduchých molekulárnych prekurzorov. V budúcnosti by sa mohol použiť na výrobu ochranných masiek a tvárových štítov a mohol by mať uplatnenie pri vesmírnych misiách na veľké vzdialenosti. Poťahové materiály vo vesmíre by astronautom umožnili ukladať toxíny, ktoré vydychujú, a zároveň sa chrániť pred škodlivým žiarením, znížiť množstvo odpadu a znížiť hmotnosť.
Je to tiež krok smerom k selektívnym membránam, čo je vysoko komplexná oblasť výskumu, ktorej cieľom je umožniť zlúčeninám, ako je voda, prechádzať užitočnými minerálmi a zároveň blokovať ťažké kovy, ako je ortuť.
Preložil: OZ Biosféra www.biosferaklub.info