Губка оказалась лучшим нанотехнологом, чем человек

Эффективность химических процессов или фармацевтических средств нередко зависит от площади их поверхности. В этом смысле пористые структуры с отверстиями от 2 до 50 нм считаются самыми перспективными.

…Их называют мезопорами, чтобы отличить от микропористых и макропористых, с соответственно разными размерами пор. И именно они обещают самые перспективные прорывы в области неструктурированных материалов.

Некоторое время назад Игорь Злотников и Петер Фратцль (Peter Fratzl) из Института коллоидов и поверхностей Общества Макса Планка (Германия) с некоторыми удивлением обнаружили мезопористый материал, созданный не инженерами, но самой эволюцией — видом Monorhaphis chuni из класса шестилучевых (стеклянных) губок.

Рис. 1. Сегмент примерно сантиметровой стеклянной спикулы, используемой молодой Monorhaphis chuni для крепления к океанскому дну. (Здесь и ниже иллюстрации Igor Zlotnikov / MPI of Colloids and Interfaces).

Эти губки живут на дне Индийского и Тихих океанов, формируя на нижней поверхности сантиметровый столбик-спикулу. При его помощи губка прикрепляет себя к океанской тверди. По мере роста существа столбик тоже увеличивается в размерах, достигая иногда трёх метров.

В середине столбика проходит стеклянная «нить», пронизанная порами диаметром около 5 нм. Каждая пора занята яйцеообразной протеиновой молекулой, известной как силикатеин (этот белок участвует в осаждении биогенного кремнезёма). И именно нахождение в центре каждой поры такой молекулы делало размеры пор совершенно одинаковыми, а их структуру — вполне упорядоченной.

Что особенно важно, одинаковые размеры силикатеиновых молекул — гарантия высокой повторяемости размеров пор, причём, как подчёркивают исследователи, более высокой, чем у синтетических мезопористых материалов. Само собой, поскольку размер пор в искусственный структурах колеблется, они не могут формировать упорядоченные повторяющиеся объекты, что плохо сказывается на их качестве.

Рис. 2. Внутренняя структура стеклянной спикулы напоминает картонную упаковку для яиц: в роли яиц — молекулы силикатеина, вокруг которых происходит отложение материала.

«С силикатеином или его аналогами можно будет производить мезопористые материалы со стопроцентно однородными порами и исключительно периодической структурой, — говорит Игорь Злотников. — Это чрезвычайно ценная черта». Сейчас учёные, используя те же методы, намерены изучить структуры опорных стеклянных спикул на масштабах, превышающих 100-микрометровые фрагменты.

Отчёт об исследовании опубликован в журнале Advanced Materials.
http://www.mpg.de/7950046/glass_sponge_mesoporous_glass