За 80 лет жизни Долли Партон объективно сделала мир лучше, и её наследие продолжает работать на людей. Перечислить все дело, которым она помогала, почти невозможно: равные права для женщин и цветного населения, поддержка ЛГБТ-сообщества, программы детской грамотности. Но певица была ещё и заметным экологическим активистом — в 2023 году она даже выпустила песню об изменении климата.
Блёстки, вдохновлённые крыльями бабочек, — подходящий способ почтить память кантри-легенды. Источник изображения — popsci.com
Всё это она делала, не расставаясь с блеском, и именно поэтому трудно придумать более уместный способ почтить её память, чем материал, который сейчас разрабатывают в Северо-Восточном университете. На осенней конференции Американского химического общества (ACS) команда химиков показала экологичные сверкающие пигменты, сохраняющие яркость гораздо дольше обычных. Источник вдохновения — любимый символ Партон, бабочки.
Большинство молекул в природе поглощают одни длины волн и отражают другие — это и есть привычный нам цвет. Хлорофилл делает растения зелёными, каротиноиды окрашивают морковь в оранжевый. Проблема в том, что со временем такие красители разрушаются на химическом уровне под действием солнца и внешней среды.
Но природа умеет иначе. Цвет может рождаться и из кристаллической структуры вещества: вместо поглощения света такие структуры преломляют и рассеивают волны так, что видимым остаётся лишь определённый оттенок. Это структурный цвет — он отвечает за переливы павлиньих перьев и за окраску тысяч бабочек, которые каждый год порхают по территории парка Dollywood. В отличие от пигментов, структурный цвет невероятно устойчив.
«Поскольку структурный цвет возникает из физической архитектуры материала, а не из поглощения света биомолекулой, он не выцветает со временем», — объясняет Лейла Дерави, инженер-химик Северо-Восточного университета.
Команда сосредоточилась на семействе белянок (Pieridae) — к нему относятся, например, желтушка луговая (Colias philodice) и капустница (Pieris rapae). Точнее, исследователей интересуют птерины — соединения, связанные с ДНК и покрывающие поверхность крыльев. Идея в том, чтобы в производстве пигментов заменить искусственные и зачастую токсичные компоненты кристаллами птеринов разного размера и плотности. Дополнительные испытания ещё нужны, но природные птерины принято считать нетоксичными.
«Они безопасны для окружающей среды, — говорит Дерави. — Они безопасны для людей и не дают такого шлейфа токсичности, как некоторые „вечные химикаты“, применяемые в синтетических пигментных красителях».
Загвоздка была в лабораторной технологии. Традиционно получение птеринов требует органических растворителей вроде диметилсульфоксида (ДМСО). Такая кристаллизация занимает недели и вредна и экологически, и медицински. Отсюда логичный вопрос, который задала коллега Дерави, химик Клара Доу: «Если животные обходятся без ДМСО, как воспроизвести этот природный процесс в лаборатории?»
За несколько месяцев исследователи разработали новый метод: кристаллы быстро осаждаются из растворов с разными пропорциями соли, воды и кислот. Искусственные структуры птеринов получаются за считаные минуты и почти без органических растворителей.
Пока метод выдаёт лишь миллиграммы пигмента, и команда ищет способы масштабирования. Но потенциальная выгода огромна: современный декоративный глиттер печально известен своей вредностью — он держится на металлах и токсичных синтетических компонентах, опасен и для природы, и для человека. Крошечные частицы на основе производных ДНК могли бы вытеснить эту блестящую проблему.
Чтобы понять, почему замена глиттера — не косметический вопрос, достаточно посмотреть на его состав. Обычные декоративные блёстки представляют собой микропластик с напылением металла или красителя: частицы размером в доли миллиметра не улавливаются очистными сооружениями, не разлагаются и оседают в водоёмах, откуда попадают в пищевые цепочки. Ряд стран уже ограничил использование такого глиттера в косметике именно по этой причине.
Отдельная ценность структурного цвета — долговечность. Пигмент выцветает, потому что молекула красителя разрушается под действием света и кислорода; кристаллическая структура разрушаться нечему. На практике это означает материалы, сохраняющие оттенок десятилетиями без стабилизаторов и УФ-фильтров, — от упаковки и текстиля до защитных элементов на документах.
«Если мы сможем сделать шаблоны для блёсток, используя по сути производные ДНК, это было бы невероятно», — говорит Дерави.
