Ученые из Кембриджа и Уорвика разгадали процесс соединения ксилана и целлюлозы

Москва, 20:19, 21 Дек 2016, редакция FTimes.ru, автор Сергей Кузнецов.

Молекула, которая в 10000 раз меньше толщины человеческого волоса, может сделать возможным строительство деревянных небоскребов, а производство бумаги — более энергоэффективным.  К таким результатам привели исследования ученых университетов Уорвика и Кембриджа, опубликованные в журнале Nature.

Двумя наиболее распространенными на Земле крупными молекулами-полимерами, являются целлюлоза и ксилан, которые встречаются в клеточных стенках у дерева и соломы. Они играют ключевую роль в определении прочности материалов и насколько легко они могут быть переработаны.

Ученые знали, что эти два полимера должны как-то держаться вместе, чтобы образовать крепкие стволы у растений, но как это происходит — до сих пор оставалось загадкой.

Ксилан — это длинный, извилистый полимер с включениями сахара. Оказалось, что клетчатка стимулирует ксилан раскручиваться и сжиматься, что позволяет ему прикрепляться к молекуле целлюлозы. Он действует как своего рода «клей», который может защитить целлюлозу и связать воедино ее молекулы, создавая очень прочные структуры.

Чтобы исследовать это явление более подробно, ученые обратились к методу исследования, известному как твердотельный ядерный магнитный резонанс (ssNMR), который может выявить структуру на наноуровне. Однако, ssNMR может показать углерод только определенного тяжелого изотопа углерода, «углерод-13». Это означало, что команде ученых пришлось выращивать свои растения в атмосфере, обогащенной особой формой двуокиси углерода – диоксид углерод-13.

Профессор Рэй Дюпри из Уорвика сообщил: «Изучая эти молекулы, которые в 10000 раз меньше диаметра человеческого волоса, мы увидели впервые, как целлюлоза и ксилан соединились вместе и почему это делает такими прочными клеточные стенки».

Понимание того, как целлюлоза и ксилан соединяются друг с другом, может оказать радикальное влияние на такие отрасли, как строительство, производство биотоплива, производство бумаги и сельское хозяйство.

Уже появились планы более рациональному использованию древесины при строительстве домов в Великобритании, а в Кембриджском университете началось изучение возможностей строительства небоскребов с использованием модифицированной древесины.