p Pesquisadores do Instituto Avançado de Ciência e Tecnologia do Japão (JAIST), estudante de graduação Kulisara Budpud, Assoc. Prof. Kosuke Okeyoshi, Dr. Maiko Okajima e, O Prof. Tatsuo Kaneko revelou uma fibra polissacarídica única em uma estrutura retorcida formada sob um processo de secagem que apresentou comportamento semelhante ao de mola. O comportamento de mola de estruturas torcidas é praticamente usado como uma estrutura reforçada em um filme sensível ao vapor com tempo de resposta na escala de milissegundos. Este trabalho está publicado em Pequena em um artigo intitulado "Vapor-Sensitive Materials from Polysaccharide Fibers with Self-Assembling Twisted Microuctures." p Os polissacarídeos desempenham uma variedade de funções na natureza, incluindo reconhecimento molecular e retenção de água. Ainda, faltam estudos para estruturas em microescala in vitro de polissacarídeos devido às dificuldades de regulação das estruturas auto-montadas. Se as estruturas automontadas desses polissacarídeos naturais puderem ser reconstruídas in vitro, levará não apenas a uma maior compreensão das mudanças morfológicas envolvidas na automontagem de polissacarídeos na água, mas também ao desenvolvimento de uma nova classe de materiais bioinspirados, que exibem estruturas reguladas em escala nanométrica.

p Nesta pesquisa, é demonstrado que um polissacarídeo cianobacteriano denominado sacran, pode se auto-montar hierarquicamente como fibras torcidas de nanoescala a microescala com diâmetros de> 1 μm e comprimentos> 800 μm. isso é notavelmente maior do que os polissacarídeos relatados anteriormente. Ao contrário de outros polissacarídeos fibrilares rígidos, como a celulose, a fibra sacrana é capaz de se transformar com flexibilidade em estruturas sinuosas bidimensionais e torcidas tridimensionais em uma interface evaporativa de ar-água. Esta fibra sacra torcida se comporta como uma mola mecânica em um ambiente úmido.

p A otimização da condição da estrutura torcida é feita controlando as velocidades de secagem. Na realidade, a velocidade de secagem e a força capilar são os fatores dominantes na criação dessas formações. Para mostrar o uso potencial desta fibra de polissacarídeo semelhante a uma mola, um filme de polissacarídeo reticulado é preparado como um material sensível ao vapor e os efeitos do comportamento da mola da microfibra em um ambiente com gradiente de umidade são demonstrados. O filme alternou reversível e rapidamente entre os estados plano e dobrado em 300-800 ms. Esse movimento repulsivo exibido pelo filme é causado pelas estruturas sinuosas e retorcidas das fibras que respondem à mudança de umidade. O filme sacran mostra uma resposta rápida ao recuo da gota d'água, mudando do estado dobrado para o estado plano. Como as fibras sacras estendidas têm tensão de extensão como uma mola, a rede poderia liberar água rapidamente se encolhendo. Como resultado, o filme dobrado torna-se plano imediatamente. Assim, a rede de fibra sinuosa e trançada permite respostas de flexão e alongamento em milissegundos às mudanças na umidade local.

p A partir deste método simples, Os pesquisadores do JAIST podem criar micro-molas exclusivas a partir de um polissacarídeo natural que é praticamente usado como um material sensível ao vapor. Ao introduzir moléculas funcionais na microfibra, seria possível preparar uma variedade de atuadores macios respondendo a outras mudanças no ambiente externo, como luz, pH, e temperatura. O método de preparação de sensores de vapor desenvolvido por este estudo não só melhora a compreensão de como o movimento de estruturas automontadas responde aos estímulos, mas também contribui para o design de materiais ambientalmente adaptáveis ​​com alto potencial de uso sustentável.