Новости: Биотехнологии

Пептидные строительные блоки, обеспечивая биосовместимость и распознавание, являются привлекательными материалами на роль строительных блоков в бионанотехнологии. Например, недавно были обнаружены ароматические бипептидные нанотрубки (АДНТ), являющиеся семейством хорошо упорядоченных наноструктур, которые могут быть получены самосборкой из простых строительных блоков. Они обладают интересными химическими и физическими свойствами, такими, как химическая и термическая стабильность и жесткость, кроме того, была показана возможность наращивать из них "нанолеса" при упорядочении вдоль подложки и перпендикулярно ей. Нанесение приводит к значительному увеличению площади поверхности, что важно для электрохимических применений и супергидрофобных покрытий, производства солнечных батарей и "умных" стекол. Все это, в сочетании с биологической природой, делает АДНТ перспективным наноматериалом.
Поскольку АДНТ построены из сравнительно небольших строительных блоков (312 дальтон) и из-за летучести ароматических блоков, интересно опробовать их нанесение из газовой фазы, как делается в случае неорганических соединений. При этом, как оказалось, можно получать высокоупорядоченные ориентированные массивы АДНТ с прецизионно контролируемой толщиной, а нанесение возможно на большие площади.
На Рис. 1. показана схема нанесения. Осушенный в вакууме дифенилаланин - пептид помещали в вакуумную камеру и испаряли при Т=220 С. На Рис. 2 показаны типичные СЭМ изображения полученного массива сверху и сбоку. Видно, что образуются равномерно нанесенные массивы нанотрубок с плотностью 4х10⁸ см^-1. Массивы можно наносить на площади до 10 см². Длина нанотрубок - несколько микрон, а диаметр - от 50 до 300 нм (Рис. 2b). Их морфология похожа на морфологию АДНТ, нанесенных из раствора. При этом, контролируя параметры нанесения, можно тщательно контролировать и длину, диаметр и плотность нанесения нанотрубок.
Однако такие массивы - это не просто красиво, а нанесение из газовой фазы - не просто интересный подход. Ученые, не останавливаясь на достигнутом, изготовили из полученного АДНТ ультраконденсатор. Ультраконденсаторы, сочетающие в себе большую плотность энергии и мощности, основаны на формировании двойного электрического слоя, и раньше в качестве пористых электродов для них использовали углеродные нанотрубки (УНТ) и нановолокна. Оказалось, что ультраконденсатор, изготовленный на основе АДНТ-модифицированных УНТ, значительно увеличивает емкость конденсатора за счет увеличения площади поверхности. Сравнение такого электрода с углеродным и УНТ (Рис. 3, а-с) не дает последним никаких шансов. Токовая чувствительность, которой соответствует площадь внутри кривой циклической вальтамперограммы (Рис. 3d), в случае АДНТ в 30 раз превосходит таковую для необработанного электрода, при этом емкость даже после 10000 циклов практически не меняется (Рис. 3е). При этом если сканирование проводится при скорости 100 мВ/сек, контур становится практически прямоугольным, делая токовую чувствительность идеальной. Кривая зарядки-разрядки показывает практически полное отсутствие потерь.
Ученым показалось этого мало. На основе АДНТ были получены супергидрофобные поверхности. Оказалось, что при нанесении АДНТ на стеклянную поверхность угол смачивания деионизованной водой увеличивается с 15^о до 125^о (Рис. 4а,b), а при увеличении длины пептида возможно достижения угла 140^о. Благодаря этому можно получать микрожидкостные чипы. При нанесении АДНТ из газовой фазы на поверхность оксида кремния через маску образуется чип, в котором хорошо смачиваемые области оксида кремния (угол смачивания 10^о) перемежаются с несмачиваемыми областями с нанесенным АДНТ. При помещении образца в камеру с относительной влажностью 50% и последующем охлаждении до 5 С образуются микроканалы, заполненные жидкостью.