Enzymy - nowy sposób na druk?

Naukowcy zaskakują nas dość często i z najmniej spodziewanej strony. Wykorzystują do pewnych celów rzeczy, o jakich nigdy byśmy nie pomyśleli, że mogą pasować do danej technologii. No bo czy powiedziałby kto, że do drukowania można zaprząc enzymy?

Ta nowa technika może być wykorzystywana m.in. do wytwarzania nowoczesnych opakowań, tanich układów diagnostycznych czy systemów zabezpieczających przed fałszerstwem. Druk odbywa się na papierze nasyconym odpowiednim związkiem chemicznym (substratem enzymu) różnych wzorów.

Druk jest wykonywany za pomocą procesu enzymatycznego, a wynikiem są barwne produkty reakcji, która zachodzi pod wpływem kontaktu z matrycą drukarską, pokrytą w kontrolowany sposób odpowiednim enzymem. Brzmi to nieco skomplikowanie, prawda? Może wyjaśnię szerzej.

Zacznę najpierw od przypomnienia, czym jest enzym. Według definicji to "cząsteczka biologicznego pochodzenia, dzięki której reakcje chemiczne zachodzą szybko i łatwo". Tego typu cząsteczki dzięki swojej budowie stwarzają optymalne warunki dla katalizowanych przez siebie reakcji, w których enzymy, podobnie jak katalizatory, nie ulegają zużyciu.

Od jakiegoś czasu naukowcy starali się wykorzystać właściwości enzymów (szczególnie tych katalizujących barwny produkt reakcji) do tworzenia nowoczesnych bioaktywnych materiałów, w tym również aktywnych tuszów drukarskich. Niestety, jak w wielu innych przypadkach, użycie cząsteczek o biologicznym pochodzeniu jako składnika atramentu wiąże się z wieloma kłopotami konstrukcyjno-technicznymi.

W Monash University (Australia) opracowano nowy sposób drukowania z użyciem enzymów, który eliminuje większość problemów wynikających z zastosowania kapryśnych biokatalizatorów (enzymów). W tym przypadku badacze wykorzystali technikę druku wypukłego.

Matryca drukarska została wykonana ze specjalnej nitrocelulozowej kliszy, do powierzchni której w kontrolowany sposób dołączono enzym chrzanu pospolitego - peroksydazę chrzanową (ang. horseradish peroxidase, HRP), tak by utworzyć odpowiedni wzór. Następnie na powierzchnię papieru naniesiono cienką warstwę substratu reakcji enzymatycznej i dociśnięto matrycę.

W efekcie tego w miejscach, gdzie na matrycy zlokalizowany był enzym HRP, powstawał barwny punkt na papierze. Gdy matryca enzymatyczna miała określony kształt, ten automatycznie odbijany był na papierze. Barwę nadruku nadawał papierowi produkt reakcji enzymatycznej przeprowadzanej przez cząsteczki enzymu dołączone na stałe do matrycy.

Według autorów pomysłu tego typu technika umożliwia nawet kilkukrotne drukowanie tego samego wzoru, za pomocą tej samej matrycy. Technika, choć na razie jest we wczesnej fazie badawczej, może po optymalizacji w przyszłości zostać użyta do wytwarzania nowoczesnych aktywnych materiałów służących do produkcji opakowań, elementów papierowych układów analitycznych czy też jako nowoczesny system autoryzacji autentyczności markowych produktów. Gutenbergowi by się to nawet nie przyśniło, prawda?

Źródło: /pubs.rsc.org