تبدیل پیله کرم ابریشم به اجزای اُپتیکی کاملاً کارکردی همانند آرایه‌های میکرولنزی و شبکه‌های پراش با ساختارهای نانومتری ممکن است شبیه داستان علمی-تخیلی به نظر برسد، اما گروهی از محققان در دانشگاه توفتز در آمریکا این کار را انجام داده‌اند.
تولید قطعات اُپتیکی با استفاده از پیله کرم ابریشم
تبدیل پیله کرم ابریشم به اجزای اُپتیکی کاملاً کارکردی همانند آرایه‌های میکرولنزی و شبکه‌های پراش با ساختارهای نانومتری ممکن است شبیه داستان علمی-تخیلی به نظر برسد، اما گروهی از محققان در دانشگاه توفتز در آمریکا این کار را انجام داده‌اند.
فیورنزو اُمِنِتو یکی از محققان این پژوهش می‌گوید: «ما دنبال ماده جدیدی برای جایگزینی بافت قرنیه بودیم و در نتیجه ویژگی‌های اُپتیکی ابریشم و توانایی آن برای جایگزینی قطعات نوری را بررسی نمودیم. کل این سامانه، زیست‌سازگار، زیست‌تخریب‌پذیر، و قابل کاشت در بدن است».
مزیت دیگر این روش این بود که محققان توانستند ترکیباتی همچون آنزیم‌ها و پروتئین‌ها را در طول فرایند ساخت درون ابریشم مورد نظر وارد نمایند. در بسیاری موارد، لازم است گیرنده‌های شیمیایی به یک سطح متصل شوند؛ از این نقطه نظر، راحتی وارد کردن این ترکیبات در قطعات اُپتیکی ابریشمی یک مزیت بزرگ به حساب می‌آید.
اُمِنِتو توضیح می‌دهد: «مهم‌ترین ویژگی این روش این است که قطعات اُپتیکی در محیط آبی و در دمای معمولی تهیه شده، فراوری شده، و بهینه می‌شوند و این امر امکان وارد کردن گیرنده‌های زیستی همچون پروتئین‌ها و آنزیم‌ها را در آنها ایجاد می‌کند. ما می‌توانیم عناصر اُپتیکی پیچیده را در پروتئین خالص تولید کرده و فعالیت زیست‌شیمیایی ترکیبات زیستی وارد شده در این عناصر را حفظ نماییم».
فرایند ساخت با جوشاندن پیله کرم ابریشم به مدت ۳۰ دقیقه آغاز می‌شود. مرحله بعد، اضافه کردن ترکیبات مورد نظر همانند هموگلوبین یا آزنیم پراُکسیداز، و ریختن جرم ابریشمی تولید شده روی قالب‌های منفی اجزای مورد نظر است. سپس حلال تبخیر شده و یک فیلم به ضخامت حدود ۱۰۰ میکرون روی قالب باقی می‌ماند که از روی آن جدا می‌شود.
اجزایی همچون لنزها، آرایه‌های میکرولنزی، تولیدکنندگان الگو، و باریک‌کنندگان طیف با استفاده از این روش تولید شدند.
اُمِنِتو و همکارانش گزارش کرده‌اند که اجزای اُپتیکی آنها بیشتر نور مرئی را بین ۹۰ تا ۹۵ درصد ازخود عبور می‌دهند. در مورد شبکه‌های پراش، ۳۷ درصد نور تابیده شده از یک منبع نور سفید ابرپیوسته به درجه پراش اولیه تغییر جهت یافتند؛ عرض شکاف‌ها ۱۲۵ نانومتر بوده و دیواره‌های صیقلی داشتند.
اُمِنِتو ادامه می‌دهد: «امکان وارد کردن ترکیبات زیستی درون این پیله‌ها، راه را برای تولید قطعات فتونیکی سازگار با محیط زیست و زیست‌پزشکی هموار می‌سازد».
نتایج کار این محققان در Biomacromolecules منتشر شده است.
