Исследователи обнаружили, что вирусы могут обладать красящими свойствами, не уступающими обычным пигментным краскам.

Учёные из Университета Калифорнии в Беркли (США) предлагают краситель, который не будет выцветать со временем. Эта краска делается вовсе не на основе пигментов — химических соединений, которые поглощают одни световые волны и отражают другие. Как ни парадоксально, в качестве красителя предложены вирусы. Поверхность, покрытая вирусными частицами, изменяет свои оптические свойства.

В действительности такой способ окраски давно реализован в природе. Голубой цвет клювов некоторых уток, синие морда и зад мандрилов обязаны своей расцветкой соединительнотканному белку коллагену. Этот белок, сам по себе не обладающий светопоглощающими и светоотражающими свойствами, к примеру, входит в состав стекловидного тела глаза. Только складываясь в упорядоченные кластеры, коллаген приобретает способность по-разному отражать световые волны. При этом на разных уровнях (нити белка объединяются в «канаты», образовавшиеся «канаты» — в ещё более сложные пучки) он обладает и разными оптическими свойствами.

Рис. 1. Голубые полосы на морде мандрила обусловлены особой структурой волокон коллагена — белка, который также входит в состав костей и стекловидного тела глаза. (Фото elrina753).

Учёным пришло в голову воссоздать в искусственных условиях такой же способ окраски, но вместо коллагена они использовали бактериофаг М13. Палочковидные частицы этого вируса могут образовывать сложные структуры, напоминающие переплетённые нити коллагена. Находясь в растворе, М13 способен образовывать различные спирали, листы и другого вида кластеры. По словам учёных, это отдалённо напоминает жидкие кристаллы. Исследователям удалось «заморозить» такой вирусный «кристалл»: в раствор с вирусом они погружали стеклянную пластинку, которую потом медленно вынимали обратно.

При этом в дело вступали самые разнообразные силы и взаимодействия, имеющие место на границе между воздухом, стеклом и жидкостью. Испарение, силы поверхностного натяжения и взаимодействие частиц вируса с жидкостью приводили к тому, что стеклянная поверхность покрывалась тонким слоем упорядоченных вирусных частиц.

Упорядоченность эта могла выглядеть по-разному — в виде перекрученных канатов или же напоминая волнообразную поверхность пачки сухой лапши. Варьируя скорость подъёма пластинки из раствора и концентрацию вируса в растворе, можно было повлиять на прочность связи вирусных частиц между собой и на способ их укладки на пластинке. Соответственно менялись и оптические свойства получившегося покрытия.

Рис. 2. Изменение цвета пластинки с вирусным покрытием в зависимости от скорости, с которой её вынимали из раствора с вирусом, и от угла падающего на неё света (илл. авторов работы).

Если пластинку внимали из раствора медленно, а концентрация вируса была высокой, то поверхность приобретала радужные переливы, изменяя цвет в зависимости от угла падения света. При быстром изъятии пластинки вирусное покрытие становилось похоже на ту самую сухую лапшу, и цвет его был неизменен. Учёным удалось таким образом получить красный, синий, зелёный и жёлтый цвета. Результаты своих экспериментов они представили в журнале Nature.

Такой способ окрашивания отличается от пигментного, где всё решают химические связи внутри красящего вещества: нарушение таких связей ведёт к выцветанию краски. В случае «вирусного окрашивания» такой опасности, по словам учёных, нет, поскольку покрытие иначе работает со световыми волнами. Правда, пока неясно, будут ли вирусные частицы столь же хорошо держаться на других поверхностях — например, на тканях. Впрочем, вирусы легко поддаются нужным генетическим модификациям, и, возможно, недалёк тот день, когда даже великий и ужасный вирус СПИДа станет не более чем простой краской для ногтей.

Результаты исследований опубликованы в статье:

Woo-Jae Chung, Jin-Woo Oh, Kyungwon Kwak, Byung Yang Lee, Joel Meyer, Eddie Wang, Alexander Hexemer & Seung-Wuk Lee Biomimetic self-templating supramolecular structures. – Nature. – 20 October 2011. – 478. – P. 364–368; doi:10.1038/nature10513. Received 17 May 2011 Accepted 23 August 2011 Published online 19 October 2011