Deze bizar dunne spaghetti is trouwens niet bedoeld om te eten. Het is meer een technologische doorbraak dan een pasta die je op je bord vindt.
In een nieuwe studie in Nanoscale Advances legt een onderzoeksteam uit hoe ze spaghetti maakten die slechts 372 nanometer (een miljardste van een meter) dun is. En dat is indrukwekkend: het is namelijk de dunste spaghetti die ooit is vervaardigd. Deze spaghetti zul je overigens niet in de schappen van de supermarkt zien liggen; het werd gemaakt vanwege de vele toepassingen van ultradunne draadjes, nanovezels genoemd, in de geneeskunde en industrie.
Nanovezels
Nanovezels van zetmeel – dat door de meeste groene planten wordt geproduceerd om overtollige glucose op te slaan – bieden veelbelovende mogelijkheden. Ze zouden bijvoorbeeld kunnen worden gebruikt in verbandmiddelen om wondgenezing te versnellen (doordat de poreuze nanovezelmatten water en vocht binnenlaten, maar bacteriën buiten houden), als steun voor botregeneratie en voor het afgeven van medicijnen. Het nadeel is echter dat zetmeel uit plantencellen moet worden geëxtraheerd en gezuiverd, een proces dat veel energie en water vergt. Volgens de onderzoekers is er een milieuvriendelijkere manier: het maken van nanovezels direct uit een zetmeelrijk ingrediënt zoals meel, de basis van pasta.
Dunste spaghetti ooit
In de nieuwe studie namen de onderzoekers de proef op de som. En ze slaagden erin om de dunste spaghetti ooit te maken, wel 200 keer dunner dan een mensenhaar. Om te begrijpen hoe dun dit is: de op één na dunste pasta, su filindeu (‘draden van God’), die met de hand wordt gemaakt door een pastamaker in Nuoro, Sardinië is ongeveer 400 micrometer breed. Dat is dus 1.000 keer dikker dan de nieuwe versie, die met 372 nanometer zelfs dunner is dan sommige golflengtes van licht!
Elektrospinnen
De pasta werd geproduceerd met de techniek elektrospinnen, waarbij draden van meel en vloeistof door de punt van een naald worden getrokken door een elektrische lading. Bij elektrospinnen fungeren de naald waarin het mengsel zit en de metalen plaat waarop het wordt neergelegd als de twee polen van een batterij. Door een elektrische lading aan te brengen, stroomt het mengsel uit de naald en voltooit het het circuit door op de metalen plaat terecht te komen. “Om spaghetti te maken, duw je een mengsel van water en meel door metalen gaatjes”, legt co-auteur van de studie Adam Clancy uit. “In onze studie deden we hetzelfde, maar in plaats van te duwen, trokken we het meelmengsel door een elektrische lading. Het is echt spaghetti, alleen veel kleiner.”
Mierenzuur
Elektrospinnen met een zetmeelrijk ingrediënt zoals wit meel is moeilijker dan het gebruik van puur zetmeel. Dat heeft ermee te maken dat onder andere eiwitten en cellulose het mengsel taaier maken, waardoor het niet in staat is om vezels te vormen. De onderzoekers gebruikten meel en mierenzuur in plaats van water, omdat mierenzuur de grote spiralen (of helixen) die zetmeel vormen, afbreekt. De lagen van helixen die aan elkaar vastzitten zijn namelijk te groot om de bouwstenen van nanovezels te zijn. Koken heeft overigens hetzelfde effect op zetmeel als mierenzuur – het breekt de helixlagen af, waardoor de pasta verteerbaar wordt. De onderzoekers moesten het mengsel vervolgens zorgvuldig een paar uur verwarmen en daarna langzaam afkoelen om ervoor te zorgen dat het de juiste consistentie kreeg.
Nanopasta
De nieuwe ‘nanopasta’ vormde een mat van nanovezels die ongeveer twee centimeter breed is, en is daardoor zichtbaar. Maar elk afzonderlijk draadje is zo dun dat het niet duidelijk vastgelegd kan worden door een gewone camera of microscoop. Daarom werden de breedtes gemeten met een speciale rasterelektronenmicroscoop.
Zetmeel
Met deze studie hebben de onderzoekers bewezen dat het dus mogelijk is om nanovezels te maken zonder de energieverslindende stap van zetmeelzuivering, wat een duurzamere manier van produceren mogelijk maakt. “Zetmeel is een veelbelovend materiaal omdat het overvloedig en hernieuwbaar is”, zegt onderzoeker Adam Clancy. “Het is de op één na grootste bron van biomassa op aarde, na cellulose – en bovendien biologisch afbreekbaar, wat betekent dat het in het lichaam kan worden afgebroken. Het zuiveren van zetmeel vraagt echter veel verwerking. We hebben laten zien dat het mogelijk is om nanovezels op een eenvoudigere manier te maken met meel.”
Eten
De dunne spaghetti is zoals gezegd niet geschikt voor consumptie. Daarvoor zijn de draden te fragiel. “Helaas denk ik niet dat het als pasta nuttig zou zijn, omdat het in minder dan een seconde zou overkoken, nog voor je het uit de pan kunt halen”, aldus co-auteur Gareth Williams.
De nanopasta is een belangrijke stap in het verder ontdekken van de veelzijdigheid van nanovezels en hun potentieel voor verschillende sectoren. En vervolgonderzoek ligt alweer in het verschiet. “De volgende stap is om de eigenschappen van dit product verder te onderzoeken”, verklaart Clancy. “We willen bijvoorbeeld weten hoe snel het afbreekt, hoe het met cellen interacteert en of het op grote schaal kan worden geproduceerd.”
