Milyen molekuláris és szerkezeti tulajdonságok teszik a Tussah selyemszövet ébresztõvé az orvosbiológiai és fejlett kompozit alkalmazásokban?

A Tussah Silk, a Wild Antheraea selyemférgek által forgatott nem mulberry selyem változat, egyre inkább átalakító anyagként ismeri el az orvosbiológiai mérnöki és a nagy teljesítményű kompozitokban. Egyedülálló molekuláris architektúrája, amelyet az alaninban gazdag β-lemez kristályok nagy része jellemez, glicin-dominált amorf régiókkal átfuttatva, kivételes mechanikai alkalmazkodóképességet és biokompatibilitást adnak neki-ezt a kombinációt ritkán találják meg a természetes szálakban. A legutóbbi Fourier-transzformált infravörös spektroszkópia (FTIR) és a röntgendiffrakciós (XRD) elemzések azt mutatják, hogy a Tussah Silk fibroin 15–20% -os magasabb kristályossági indexet mutat a Bombyx Mori selyemhez képest, javítva terhelés-kapacitását, miközben megtartja az elaszticitást. Ez a szerkezeti kettősség kritikus jelentőségű az olyan alkalmazásokhoz, mint a műtéti varratok, ahol a szakítószilárdságnak (akár 500 MPa) és a rugalmasságnak együtt kell léteznie, hogy ellenálljon a dinamikus élettani környezetnek.

Orvosbiológiai összefüggésekben, Tussah selyem Az alacsony immunogenitási és lassú lebomlási arány (6–24 hónap in vivo) ideálissá teszi a szövettartamú állványokhoz. A szintetikus polimerekkel ellentétben annak lebomlásának melléktermékei-elsősorban aminosavak-nem mérgezőek és zökkenőmentesen integrálódnak az anyagcsere-útvonalakba. A Biomaterials Science-ben közzétett kutatások azt mutatják, hogy a mezenchimális őssejtekkel oltott Tussah selyem állványok elősegítik az osteogenezist, mivel a rost velejáró kalciumkötő helyei, amelyek a legtöbb növényi alapú textilben hiányoznak. Ezenkívül a veleszületett antibakteriális aktivitása, amelyet a maradék szericin peptideknek tulajdonítanak, csökkenti az implantátum utáni fertőzés kockázatait, anélkül, hogy kémiai bevonatot igényelne.

A fejlett kompozitok esetében a Tussah Silk hierarchikus szerkezete-a nanofibrillektől a makro-méretű fonalakig-az epoxi- vagy polilaktinsav (PLA) mátrixokban testreszabott megerősítést biztosít. Az Atomic Force Mikroszkópos (AFM) tanulmányok azt mutatják, hogy a szálak durva felületi topográfiája javítja a polimerek közötti felületek adhéziót, növelve a kompozit hajlítószilárdságot 30–40% -kal az üvegszálas társaikhoz képest. A repülőgép- és autóiparok feltárják a Tussah selyemszén-szál hibrideket, hogy könnyű, ütésálló paneleket hozzanak létre, amelyek megfelelnek a szigorú gyúlékonysági előírásoknak (UL94 V-0 besorolás), mivel a selyem nitrogéntartalmú fehérjék természetesen elnyomják az égést.

Az innovációk feldolgozása tovább erősíti a hasznosságát. Az elektropinációs technikák Tussah selyem nanoszálakat állítanak elő (50–200 nm átmérőjű), hangolható porozitással a levegőszűrő rendszerekhez, amelyek képesek a PM0.3 részecskék rögzítésére 99,97% -os hatékonysággal. Eközben az enzimatikus biofinikálás lehetővé teszi a szericin szelektív eltávolítását anélkül, hogy a fibroin integritását káros lenne, amely áttörés az ultravékony, vezetőképes selyemfilmek létrehozásához, amelyeket rugalmas bioszenzorokban használnak. Mivel a kör alakú gyártás vonzza, a Tussah Silk kompatibilitása az ionos folyékony oldószerekkel lehetővé teszi a zárt hurkú újrahasznosítást-ez egy éles kontraszt a kőolaj-eredetű Kevlar-hoz vagy nejlonhoz.

A Tussah Silk veleszületett biokémia, a szerkezeti sokoldalúság és az öko-hatékony feldolgozás konvergenciája megerősíti a következő generációs anyagtudományban betöltött szerepét, áthidalva az ökológiai fenntarthatóság és az élvonalbeli technológiai igény közötti rést.