27.03.2019
Редакция Naked Science

Итальянские ученые нашли способ повысить электропроводность эумеланина в миллиард раз

Исследование привело к повышению электропроводности эумеланина (природный пигмент, ответственный за потемнение кожи и волос) в миллиарды раз, что делает возможным долгожданное создание имплантируемых устройств нового поколения на его основе благодаря биосовместимости пигмента.

fchem-07-00162-g002
©Wikipedia

Некоторое время назад ученые с удивлением обнаружили, что эумеланин — природный пигмент, ответственный за потемнение кожи и волос — может проводить электричество. Открытие сразу же поставило вопрос о его применении в имплантируемой электронике. А поскольку меланин уже естественным образом содержится в организме, его биосовместимость гарантирована. Тем не менее электропроводность оказалась слишком слабой для каких-либо значительных реальных применений. Однако в новом революционном исследовании итальянские ученые нашли способ перегруппировать меланин в более упорядоченные и тонкие листы, тем самым повысив проводимость пигмента в миллиард раз.

 

«Наш процесс привел к повышению электропроводности эумеланина в миллиарды раз, что делает возможным долгожданное создание электроники на основе меланина, которая может использоваться для имплантируемых устройств благодаря биосовместимости пигмента», — утверждают специалисты в своей работе, результаты которой опубликованы в журнале Frontiers in Chemistry.

 

Меланин — пигмент, который придает коже, волосам и глазам человека цвет. У темнокожих людей его больше, чем у светлокожих. В зависимости от химического строения меланин в основном делят на эумеланин и феомеланин: первый отвечает прежде всего за коричневые и черные оттенки, а второй — за красные и желтые. Оба продуцируются специализированной группой клеток, называемых меланоцитами. Эти соединения представляют большой интерес для ученых, поскольку встречаются в природе практически во всех жизненных формах, нетоксичны, не вызывают иммунного ответа и полностью разлагаются микроорганизмами. Тем не менее предыдущие попытки укротить электропроводность меланина, сочетая его с другими металлами или перегревая графеном, ни к чему не привели.

 

Ученые выровняли слои эумеланина, за счет чего удалось достичь успеха / © Frontiers in Chemistry

 

Группа ученых под руководством сотрудника Неаполитанского университета Алессандра Пеццеллы (Alessandro Pezzella) и сотрудника Итальянского национального агентства новых технологий Паоло Тассини (Paolo Tassini) выбрала другой путь: в своей работе они исходили из структуры эумеланина, которая естественным образом состоит из миллионов разупорядоченных слоев друг на друге.

 

«Все химические и физические анализы эумеланина рисуют одну и ту же картину — молекулярные слои с электронным обменом, сложенные вместе. Ответ казался очевидным: нужно выравнять слои и листы, чтобы все они могли делиться электронами, — тогда электричество будет течь», — говорят ученые.

 

Чтобы получить аккуратно расположенные слои эумеланина, исследователи обратились к методу отжига. Обычно используемый в металлургии и материаловедении, отжиг — процесс термообработки, применяемый в основном для повышения пластичности и снижения твердости материала. Пленки синтетического эумеланина вводили в вакуумную камеру и нагревали до 600 °С в течение шести часов. Процесс отжига напоминает выпрямление волос, только на этот раз специалисты работали с самим пигментом. Когда эксперимент был завершен, пленки эумеланина стали темно-коричневыми и уменьшились от размера, сравнимого с бактерией, до размера вируса. Вместо беспорядочных слоев листы меланина самоорганизовались в параллельную конфигурацию, которая обеспечивает перенос электронов, и, в отличие от предыдущих попыток, не сгорели дотла.

 

Исследователи обнаружили, что проводимость пленок меланина повысилась в миллиарды раз, что дает возможность его использования в устройствах следующего поколения и биосовместимых имплантатах. Однако впереди еще много работы. Несмотря на огромный импульс, обработанный меланин по-прежнему в полтора миллиарда раз менее проводящий, чем медь. Более того, его проводимость значительно снижается в присутствии воды, которую наш организм содержит в больших количествах.

 

По словам Пеццеллы, необходимы дальнейшие исследования для полного понимания роли ионов и электронов в проводимости эумеланина. Это может стать ключом к тому, как этот пигмент можно на практике использовать в имплантируемой электронике.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Позавчера, 11:03
Александр Березин

Новая работа в авторитетном научном журнале показала, что за восемь месяцев титр антител от мРНК-вакцин падает в десятки раз, а от векторной — на том же аденовирусе, что «Спутник-лайт» — почти не уменьшается вовсе. На сегодня ясно, что снижение уровня антител — главная причина падения защиты от Pfizer с 90% до 47% за полгода. Значит ли это, что страны, поставившие на аденовирусно-векторные вакцины, сделали лучший выбор? И за счет чего они могли опередить такую вроде бы революционную вакцинную платформу, как мРНК? Наконец: действительно ли «Спутник» может повысить риск заражения ВИЧ, как это утверждают медицинские власти ЮАР?

10 часов назад
Алиса Гаджиева

Археологи обнаружили доказательства того, что доисторическое строение возрастом в 11 тысяч лет использовали для церемониальных действий, а потом преднамеренно засыпали землей.

Вчера, 16:51
Мария Осетрова

Не претендуя на абсолютную точность, новая численная оценка открывает дополнительные возможности для экспериментальной проверки.

18 октября
Елена Синицкая

На днях израильский ныряльщик обнаружил на дне Средиземного моря у Хоф-ха-Кармель древние предметы, среди которых оказался меч удивительной сохранности. По мнению специалистов Израильского управления древностей, железный меч с клинком около одного метра и 30-сантиметровой рукоятью принадлежал крестоносцу и датируется XII веком.

19 октября
Илья Ведмеденко

В КНР испытали монолитный твердотопливный ракетный двигатель, имеющий самую большую тягу в мире. Разработка изделия важна для создания ракет тяжелого класса.

Позавчера, 11:03
Александр Березин

Новая работа в авторитетном научном журнале показала, что за восемь месяцев титр антител от мРНК-вакцин падает в десятки раз, а от векторной — на том же аденовирусе, что «Спутник-лайт» — почти не уменьшается вовсе. На сегодня ясно, что снижение уровня антител — главная причина падения защиты от Pfizer с 90% до 47% за полгода. Значит ли это, что страны, поставившие на аденовирусно-векторные вакцины, сделали лучший выбор? И за счет чего они могли опередить такую вроде бы революционную вакцинную платформу, как мРНК? Наконец: действительно ли «Спутник» может повысить риск заражения ВИЧ, как это утверждают медицинские власти ЮАР?

13 октября
Мария Азарова

Анализ образцов крови, взятых у российских космонавтов до и после их полета на МКС, показал, что длительное пребывание в космосе может провоцировать повреждение мозга.

12 октября
Алиса Гаджиева

Две тысячи лет назад многие сооружения строили лучше, чем сегодня.

27 сентября
Мария Азарова

Новое исследование генетиков из Германии и Италии, похоже, помогло найти ответ на вопрос, который занимал ученых свыше двух тысяч лет: откуда взялись этруски?

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: