Apa sifat molekul dan struktur yang menjadikan kain sutera Tussah sebagai pendahulu dalam aplikasi komposit bioperubatan dan maju?

Tussah Silk, varian sutera bukan mulberi yang diputar oleh cacing sutera antheraea liar, semakin diiktiraf sebagai bahan transformatif dalam kejuruteraan bioperubatan dan komposit berprestasi tinggi. Senibina molekulnya yang unik, yang dicirikan oleh sebahagian besar kristal β-lembaran yang kaya dengan alanine yang diselingi dengan kawasan amorfus yang dikuasai gliserin, memberikan penyesuaian mekanikal yang luar biasa dan biokompatibiliti-kombinasi yang jarang ditemui dalam serat semulajadi. Analisis spektroskopi inframerah (FTIR) dan XRD (XRD) yang baru-baru ini menunjukkan bahawa fibroin Tussah Silk mempamerkan indeks kristalitas 15-20% lebih tinggi berbanding dengan Bombyx Mori Silk, meningkatkan kapasiti bearing bebannya semasa mengekalkan keanjalan. Dualitas struktur ini penting untuk aplikasi seperti jahitan pembedahan, di mana kekuatan tegangan (sehingga 500 MPa) dan fleksibiliti mesti wujud bersama untuk menahan persekitaran fisiologi dinamik.

Dalam konteks biomedikal, Tussah Silk Kadar imunogenik yang rendah dan kadar kemerosotan perlahan (6-24 bulan dalam vivo) menjadikannya sesuai untuk perancah kejuruteraan tisu. Tidak seperti polimer sintetik, produk sampingan degradasinya-terutamanya asid amino-adalah tidak toksik dan mengintegrasikan dengan lancar ke dalam laluan metabolik. Penyelidikan yang diterbitkan dalam sains biomaterials menunjukkan bahawa perancah sutera Tussah yang dibiakkan dengan sel stem mesenchymal menggalakkan osteogenesis disebabkan oleh tapak kalsium mengikat serat, harta yang tidak hadir dalam kebanyakan tekstil berasaskan tumbuhan. Tambahan pula, aktiviti antibakteria yang semula jadi, yang disebabkan oleh peptida sericin sisa, mengurangkan risiko jangkitan pasca implan tanpa memerlukan salutan kimia.

Untuk komposit lanjutan, struktur hierarki Tussah Silk-yang berasal dari nanofibrils hingga benang skala makro-enables tetulang yang disesuaikan dalam matriks epoksi atau asid polilaktik (PLA). Kajian mikroskopi daya atom (AFM) menunjukkan bahawa topografi permukaan kasar seratnya meningkatkan lekatan antara muka dengan polimer, meningkatkan kekuatan lentur komposit sebanyak 30-40% berbanding dengan rakan serat kaca. Industri aeroangkasa dan automotif sedang meneroka hibrid serat sutera-karbon Tussah untuk mewujudkan panel yang tahan ringan dan tahan yang memenuhi piawaian mudah terbakar yang ketat (UL94 V-0 rating), sebagai protein yang mengandungi nitrogen sutera yang menindas pembakaran.

Memproses inovasi selanjutnya menguatkan utilitinya. Teknik elektrospinning menghasilkan nanofibers sutera Tussah (diameter 50-200 nm) dengan keliangan yang boleh disesuaikan untuk sistem penapisan udara yang mampu menangkap partikel PM0.3 pada kecekapan 99.97%. Sementara itu, biofinishing enzimatik membolehkan penyingkiran sericin selektif tanpa merosakkan integriti fibroin, satu kejayaan untuk mencipta filem sutera ultra-tipis yang digunakan dalam biosensor fleksibel. Sebagai daya tarikan pembuatan pekeliling, keserasian Tussah Silk dengan pelarut cecair ionik membolehkan kitar semula gelung tertutup-berbeza dengan Kevlar atau Nylon yang berasal dari petroleum.

Konvergensi biokimia semula jadi Tussah Silk, fleksibiliti struktur, dan pemprosesan eko-efisien memainkan peranannya dalam sains bahan generasi akan datang, merapatkan jurang antara kemampanan ekologi dan permintaan teknologi canggih.