Måtter fremstillet af nanofibre forbundet med et rødvinkemikalie kan hjælpe med at forhindre oxidation

Ødelagt mad, syring af vin og forværrede sår har en fælles synder - en proces kaldet oxidation. Selvom de negative virkninger af disse kemiske reaktioner kan begrænses af antioxidanter, at skabe en robust platform, der kan levere langvarig antioxidantaktivitet, er en løbende udfordring.

Forskere ved Texas A&M University har muligvis løst dette problem med deres nye antioxidantmåtter. Fremstillet af et sammenflettet netværk af ultrafine tråde af en polymer og en antioxidant, der findes i rødvin, forskerne sagde, at disse måtter er stærke, stabil og i stand til at levere antioxidantaktivitet i længere tid.

"Vores innovation er, at vi har finjusteret de trin, der er nødvendige for at dreje fejlfrit, ultramikroskopiske fibre til fremstilling af højtydende antioxidantmåtter, "sagde Adwait Gaikwad, en kandidatstuderende i professor Svetlana Sukhishvilis laboratorium i Engineering College og en hovedforfatter af undersøgelsen. "Hver fiber er intermolekylært forbundet med flere antioxidantmolekyler, og så den sidste måtte, som er lavet af millioner og millioner af sådanne fibre, har forbedret antioxidantfunktionalitet. "

En beskrivelse af deres undersøgelse blev offentliggjort i februarnummeret af tidsskriftet ACS -anvendte materialer og grænseflader .

Selvom oxidation er et almindeligt naturfænomen, denne kemiske reaktion kan være skadelig, hvis den ikke kontrolleres. For eksempel, i alkoholholdige drikkevarer for meget oxidation fører til dannelse af acetaldehyd fra alkohol, ændre drinkens smag, farve og aroma. I kroppen, oxidativ stress forårsager en ophobning af frie radikaler, der kan skade sunde celler og kropsvæv.

Imidlertid, oxidative reaktioner kan holdes under kontrol ved virkningen af ​​antioxidanter. Disse forbindelser kombineres let med omgivende oxygen eller donerer elektroner for at neutralisere ladede radikaler. Af de mange antioxidanter, et molekyle, der findes i rødvin, kaldet garvesyre, er særligt attraktivt, fordi det også er antibakterielt og antiviralt. Forskerne sagde, at disse bemærkelsesværdige egenskaber skyldes tilstedeværelsen af ​​grupper af atomer kaldet polyfenoler i garvesyrens molekylære struktur.

"Polyfenoler er naturlige organiske forbindelser, der også er kendt for deres antioxidantegenskaber, "sagde Hanna Hlushko, også en kandidatstuderende i Sukhishvilis laboratorium og en hovedforfatter af undersøgelsen. "Det viser sig, at garvesyren er fyldt med disse polyfenolmotiver, som gør den til en effektiv bindingspartner til mange molekyler og en stor fanger af frie radikaler. "

I tidligere undersøgelser, antioxidanter blev blandet i syntetiske måtter. Kort sagt, i denne teknik, måtter laves ved først at blande en polymer og antioxidanter sammen og derefter udflade dem til et ark. Men forskerne sagde, at disse måtter har lavere funktionalitet, fordi overfladearealet for antioxidantaktivitet er begrænset.

Også, at øge overfladearealet for antioxidantaktivitet, de skabte et antioxidantnet fremstillet med ultrafine fibre af polymer og garvesyre. Dermed, hver streng af denne mesh-lignende måtte kunne bidrage til antioxidantaktivitet. Desuden, i modsætning til den tidligere blandingsteknik, de valgte en polymer, der kunne holde på garvesyremolekyler ved at lave hydrogenbindinger, derved øges den samlede måttes samlede styrke.

For at lave disse fibre, forskerne fyldte en sprøjte med garvesyre, en polymer kaldet polyvinylpyrrolidon og en kombination af opløsningsmidler. Derefter, da de pressede den blandede polymer-antioxidantopløsning ud af sprøjten, de anbragte en spænding på 16 kilovolt mellem sprøjtespidsen og en roterende tromlesamler placeret et stykke væk. Denne ekstremt høje spænding trak polymeren ind i nanofibre, da den rejste fra sprøjten til opsamlingstromlen. I slutningen af ​​centrifugeringsprocessen, de havde en sammenvævet, nanofiber måtte.

Da forskerne undersøgte disse måtter under et højeffekt-elektronmikroskop, de fandt ud af, at nanofibrene var uden defekter, der kunne kompromittere måttens mekaniske egenskaber. Også, de viste, at disse måtter er stabile ved vandets pH og kan levere vedvarende antioxidantaktivitet ved kontinuerligt at frigive garvesyre i omkring 20 dage.

De bemærkede også, at hydrogenbindinger mellem polyvinylpyrrolidon og garvesyre øgede deres måtters styrke med op til 10 gange mere end måtter spundet af polyvinylpyrrolidonfibre alene. Dermed, nanofiber-designet gjorde måtterne mekanisk stærke og alligevel gav dem kludlignende fleksibilitet til at vikle rundt om genstande.

"Vi har skabt antioxidantmåtter med et højt overfladeareal, robuste mekaniske egenskaber og evnen til at give langsigtet antioxidantbeskyttelse, "Sagde Gaikwad." Også, frigivelsen af ​​garvesyre er on-demand-hydrogenbindinger holder antioxidanterne i materialet, indtil der er en ekstern stimulus, som pH. Disse egenskaber gør vores måtter velegnede til forskellige anvendelser, fra bandager til sårheling til indre foringer af beholdere til madopbevaring. "