(Phys.org) - Investigadores dirigidos por Raffaele Mezzenga, profesor en Ciencias de los Alimentos y Materiales Blandos, han creado un nuevo nanocompuesto hecho de grafeno y fibrillas proteicas:un papel especial, que combina las mejores características de ambos componentes.

Las hojas circulares que Raffaele Mezzenga levanta suavemente de una placa de Petri son brillantes y negras. Mirando este pequeño trozo de papel difícilmente podría imaginarse que consiste en un nuevo material nanocompuesto, con algunas propiedades únicas y sin precedentes, desarrollado en el laboratorio del profesor ETH.

Este nuevo "papel" está hecho de capas alternas de proteína y grafeno. Los dos componentes se pueden mezclar en diferentes composiciones, puesto en solución, y se seca en láminas delgadas a través de un filtro de vacío, "de manera similar a como se suele hacer en la fabricación de papel normal a partir de celulosa", dice Mezzenga. "Esta combinación de diferentes materiales con propiedades poco comunes produce un nuevo nanocompuesto con importantes beneficios, "dice el profesor de ETH. Por ejemplo, el material es completamente biodegradable.

El "papel de grafeno" tiene funciones de memoria de forma

El grafeno es mecánicamente fuerte y eléctricamente conductor, al igual que, altamente repelente al agua por naturaleza. Por otra parte, las fibrillas de proteínas son biológicamente activas y pueden unirse al agua. Esto permite que el nuevo material absorba agua y cambie de forma bajo diferentes condiciones de humedad. Es más, el "papel de grafeno" tiene características de memoria de forma que pueden deformarse al absorber agua, y recupera la forma original al secarse. Esto podría usarse, por ejemplo, ya sea en sensores de agua o actuadores de humedad.

Pero "la característica más interesante es que podemos utilizar este material como biosensor para medir con precisión la actividad de las enzimas, ", dice Mezzenga. Las enzimas pueden digerir y descomponer las fibrillas de proteínas. Esto cambia la resistencia del compuesto, que es una cantidad mensurable una vez que el papel de grafeno se incorpora a un circuito eléctrico. "Esta característica es, para mi, la parte más bonita de la historia. Visto desde este ángulo, podríamos afirmar haber descubierto un nuevo método general para medir la actividad enzimática ”, dice el profesor de ETH.

El material también puede diseñarse para satisfacer otras necesidades. Por ejemplo, cuanto mayor sea la proporción de grafeno, mejor conduce la electricidad. Por otra parte, cuantas más fibrillas estén presentes, Cuanto más agua pueda ser absorbida por este material, con deformaciones mejoradas en respuesta a los cambios de humedad.

Curiosamente, este nuevo material se puede fabricar con medios relativamente sencillos. La proteína en este caso, beta-lactoglobulina, una proteína de leche, Primero se desnaturaliza a altas temperaturas en una solución ácida. Los productos finales de este proceso de desnaturalización son fibrillas de proteínas suspendidas en agua; estas fibrillas actúan como estabilizadores de las láminas de grafeno hidrófobo y permiten que se dispersen finamente en agua y se procesen en nanocompuestos mediante una sencilla tecnología de filtración.

El concepto se puede ampliar

En vista de la tendencia generalizada de las proteínas a formar fibrillas, bajo condiciones específicas, este concepto se puede ampliar, en principio a otras proteínas alimentarias, como los que se encuentran en los huevos, suero sanguíneo y soja. Las fibrillas de beta-lactoglobulina utilizadas en el trabajo liderado por Mezzenga son digeridas específicamente por pepsina, una enzima presente en el estómago que permite la digestión de varios componentes alimentarios. Sin embargo, la variación de los tipos de proteínas podría proporcionar un nuevo método para dirigirse a una clase mucho mayor de enzimas.

Inspirándose en sus investigaciones anteriores sobre fibrillas amiloides y en el aumento del grafeno, los investigadores de ETH han combinado estos dos bloques de construcción para generar una nueva clase de materiales versátiles y funcionales. “Hoy en día, el papel de grafeno ya no es una novedad ”, dice Mezzenga, “Es la combinación con fibrillas amiloides lo que es fundamental para esta nueva clase de materiales híbridos”.