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  具有形状记忆和生物降解功能 可用于测量酶活性

  据物理学家组织网5月7日报道,瑞士联邦理工学院的研究小组将蛋白纤维和石墨烯混合,由此制成的新型纳米复合纸“多才多艺”,可记忆形状、测量酶的活性,也可完全生物降解。该研究成果刊登在最新一期的《自然—纳米技术》期刊上。

  这个研究小组带头人、该大学食品和软质材料科学教授拉斐尔说,这种新型“纸”是由蛋白质和石墨烯交替叠层,经真空过滤机干燥成薄片,类似通过纤维制造普通纸的做法。这种新材料的制作过程可以用相对简单的手段实现。在这种情况下,牛奶中的蛋白质——β-乳球蛋白在酸性溶液中在高温下先变性,其在变性过程中的产物是悬浮于水中的蛋白质纤维,而这些纤丝最后可作为疏水的石墨薄片的稳定剂,以使其精细地分散在水中,然后通过一个简单的过滤技术加工成纳米复合材料。

  这种具有罕见性质且由不同材料组合而成的纳米复合材料,兼具了蛋白纤维和石墨烯的优点于一身。一方面,石墨烯具有机械性能强、可导电以及天生高防水的特点;另一方面,蛋白质纤维具有生物活性,并能凝固水。这些使得新材料在不同湿度条件下可以吸收水分和改变形状。当吸水时,它可以变形,而当烘干后又恢复了原来的形状。其可被用于水中的传感器或加湿器里。

  这种材料最有趣的特点是,可以作为一种生物传感器精确测量酶的活性。由于酶可以消化和分解蛋白质纤维,这就改变了复合材料的阻抗力,一旦将石墨烯纸纳入到电路中,其就可以被测量出来。这种功能令研究者兴奋地声称“发现了一种新的常规衡量酶的活性的方法”。

  该材料还可以满足其他设计需求。例如,其中石墨烯的比例越高,材料便具有更好的导电性;如果含有更多的纤维,这种材料便可吸收更多的水分,而且随着湿度的变化其会增强变形。

  在特定条件下,这种方法可以扩展至利用不同类型的蛋白质,如从鸡蛋、血清和大豆中获取。研究人员受以前对淀粉样纤维和石墨烯不断研究的激发,结合这两种成分生成这样一个新型“多才多艺”的复合材料。并且,该材料完全可以生物降解。研究人员说:“如今,石墨烯纸已不再是一个稀奇事物,现通过淀粉样纤维组合创建了这种合成材料的一个新类型。”