Materials Based on Protein Nanofibrils
Tid: Fr 2021-10-08 kl 10.00
Respondent: Xinchen Ye , Polymera material
Opponent: Doctor Jonny Blaker, University of Manchester
Handledare: Professor Mikael S. Hedenqvist, Polymera material; Universitetslektor Christofer Lendel, Bioteknologi, Tillämpad fysikalisk kemi; Universitetslektor Richard T. Olsson, Polymera material
Abstract
Protein-nanofibriller (PNF) framställda av vassleproteinisolat (WPI) vid lågt pH och förhöjd temperatur användes här för att göra material, dvs. hydrogeler, filmer, skum och fibrer, för olika applikationer som möjliga hållbara alternativ till petroleumbaserade polymerer. WPI valdes som utgångsmaterial på grund av vasslets stora tillgänglighet då det erhålles som sidoström vid osttillverkning, och dessutom dess förmåga att lätt bilda PNF.
PNF som framställts i närvaro av olika metalljoner var i allmänhet krökta och bildade hydrogeler, i motsats till de raka, som framställs utan metalljoner. Effekten av metalljoner med olika surhetsgrad studerades systematiskt vad gäller fibrilleringskinetik och gelningsbeteende. Hydrogelens styrka ökade med ökande surhetsgrad hos metalljonen vid samma jonkoncentration, så länge jonen inte fälldes ut som hydroxid/oxid.
Protein-nanokompositfilmer framställdes genom tillsats av separat framställda PNF i en icke-fibrillär proteinmatris från samma utgångsmaterial (WPI). De glycerol-mjukgjorda kompositfilmerna erhöll en ökad elastisitetsmodul och minskad brott-töjningen med ökande innehåll av PNF.
De tillverkade PNF-skummen visade sig klara tuffa miljöer, det vill säga en temperatur på 150 °C i luft så länge som en månad (maximal testtid), vilket var betydligt bättre än för många klassiska petroleumbaserade termoplaster. De åldrade skummen behöll dessutom sina egenskaper i olika vätskor som normalt bryter ned/löser upp proteinmaterial.
Med hjälp av en flödesfokuseringsmetod tillverkades här också PNF mikrofibrer. Genipin, en naturligt förekommande tvärbindare, tillsattes till för att förbättra de mekaniska egenskaperna hos den erhållna fibern. Den tvärbundna fibern (med endast 2% genipin) erhöll en signifikant högre styvhet och brottstyrka jämfört med fibern utan genipin.