Investigadores de la estudiante graduada del Instituto Avanzado de Ciencia y Tecnología de Japón (JAIST), Kulisara Budpud, Assoc. Prof. Kosuke Okeyoshi, Dr. Maiko Okajima y, El profesor Tatsuo Kaneko revela una fibra de polisacárido única en una estructura retorcida que se forma bajo un proceso de secado y que muestra un comportamiento similar al de un resorte. El comportamiento de resorte de las estructuras retorcidas se utiliza prácticamente como una estructura reforzada en una película sensible al vapor con un tiempo de respuesta de escala de milisegundos. Este trabajo está publicado en Pequeña en un artículo titulado "Materiales sensibles al vapor de fibras de polisacárido con microestructuras retorcidas autoensambladas".

Los polisacáridos juegan una variedad de roles en la naturaleza, incluido el reconocimiento molecular y la retención de agua. Todavía, Hay una falta de estudio de las estructuras de polisacáridos a microescala in vitro debido a las dificultades para regular las estructuras autoensambladas. Si las estructuras autoensambladas de estos polisacáridos naturales pueden reconstruirse in vitro, conducirá no solo a una mayor comprensión de los cambios morfológicos implicados en el autoensamblaje de polisacáridos en el agua, sino también al desarrollo de una nueva clase de materiales bioinspirados, que exhiben estructuras reguladas a escala nanométrica.

En esta investigación, está demostrado que un polisacárido cianobacteriano llamado sacran, Puede autoensamblarse jerárquicamente como fibras trenzadas desde nanoescala a microescala con diámetros de> 1 μm y longitudes> 800 μm. esto es notablemente más grande que los polisacáridos previamente reportados. A diferencia de otros polisacáridos fibrilares rígidos como la celulosa, la fibra sacran es capaz de transformarse de manera flexible en estructuras serpenteantes bidimensionales y retorcidas tridimensionales en una interfaz evaporativa aire-agua. Esta fibra de sacran retorcida se comporta como un resorte mecánico en un ambiente húmedo.

La optimización del estado de la estructura retorcida se realiza controlando las velocidades de secado. Realmente, la velocidad de secado y la fuerza capilar son los factores dominantes en la creación de estas formaciones. Para mostrar el uso potencial de esta fibra de polisacárido similar a un resorte, Se prepara una película de polisacárido reticulado como material sensible al vapor y se demuestran los efectos de los comportamientos elásticos de la microfibra en un ambiente con gradiente de humedad. La película cambió de forma reversible y rápida entre los estados plano y doblado en 300-800 ms. Este movimiento repulsivo que muestra la película es causado por las estructuras serpenteantes y retorcidas de las fibras que responden al cambio de humedad. La película de sacran muestra una respuesta rápida al retroceso de la gota de agua, cambiando del estado doblado al estado plano. Debido a que las fibras del sacran extendido tienen tensión de extensión como un resorte, la red podría liberar agua rápidamente al encogerse. Como resultado, la película doblada se vuelve plana inmediatamente. Por lo tanto, la red de fibra serpenteante y retorcida permite respuestas de flexión y estiramiento de milisegundos a los cambios en la humedad local.

De este sencillo método, Los investigadores de JAIST podrían crear micro resortes únicos a partir de un polisacárido natural que se utiliza prácticamente como material sensible al vapor. Al introducir moléculas funcionales en la microfibra, sería posible preparar una variedad de actuadores suaves que respondan a otros cambios en el entorno externo, como la luz, pH y temperatura. El método para preparar sensores de vapor desarrollado por este estudio no solo mejora la comprensión de cómo el movimiento de las estructuras autoensambladas responde a los estímulos, pero también contribuye al diseño de materiales ambientalmente adaptables con un alto potencial de uso sostenible.