В России еще в IX—X вв. при возведении кирпичных стен церквей, храмов, монастырей с успехом применяли в качестве модифицирующей добавки в известковые растворы белки куриных яиц. Это позволяло резко повысить прочность и атмосферостойкость этих сооружений.
Объясните с точки зрения современного материаловедения процесс формирования структуры материала на наноуровне при использовании данного биологического объекта. Что будет происходить со структурой такого материала по истечении времени. Обоснуйте свой ответ.
Известно, что живые организмы «конструируют» необходимые продукты из белков, которые в свою очередь могут формировать регулярные наноструктуры в виде кристаллических решеток.
Способность биологических молекул объединяться в различные наноархитектурные ансамбли может обеспечивать превращение содержащейся в них информации в физико-химические сигналы. Поэтому выработанные в процессе эволюции принципы создания сложных функциональных систем можно применять для получения новых материалов.
Форма, химическое строение и рельеф поверхности биологических наноблоков, как правило, весьма строго определяют размеры и форму биологических надмолекулярных структур, возникающих в результате самосборки, в особенности если она происходит в живом организме (in vivo). В небиологической материи эти определяющие факторы выражены гораздо слабее, и их значение может колебаться в широких пределах.
Белки куриных яиц - это высокомолекулярные органические вещества, построенные из 20 аминокислот (мономерных звеньев), содержащих карбоксильные (-СООН) и аминогруппы (-NH2) и обладающие свойствами кислот и оснований.
Карбоксильная группа (-СООН) - одновалентная атомная группа, состоящая из карбонильной (=СО) и гидроксильной (-ОН), и обладающая свойствами кислот. Аминогруппа (-NH2) тоже одновалентная атомная группа, входящая в состав аминокислот и амидов органических и неорганических кислот, например, RCONH-, (RO)2P(O)NH3, где R -органический радикал.
В рассматриваемом случае органические вещества (белки) оказываются совместимыми с неорганическим веществом (известковым раствором) в создании прочного и долговечного скрепляющего слоя материала. По истечении продолжительного времени в данном материале возможно формирование фактически совершенной кристаллической структуры.
Этот пример позволяет сделать предположение о конструировании из белков и неорганических соединений таких объектов, которых нет в природе.
