يکشنبه ۱۶ ارديبهشت ۱۴۰۳ - 2024 May 05
تولید ماده خودترمیم با الهام از بدن انسان
پژوهشگران آمریکایی ماده‌ای زیست‌تقلیدی ساختند که همانند بافت بدن قابلیت خودترمیمی دارد. این پروژه با ارائه ماده‌ای برای مهندسی بافت انجام شده است. پژوهشگران این پروژه با استفاده از گوی‌های پلیمری، ساختاری اسفنجی ساختند.
گروه پزشکی «تیتریک»؛ ماده ساخته‌شده در دانشگاه رایس (Rice) با نام اِس‌اِی‌سی (SAC) شامل آرایه‌ای از گوی‌های لاستیکی در مقیاس میکرونی است که یک ماتریس جامد را تشکیل می‌دهد. محققین این ماده را از اختلاط دو پلیمر و یک حلال (با ویژگی تبخیر در حین حرارت) ساخته‌اند. با تبخیر حلال یک جرم جامد، متخلخل و چسبناک باقی می‌ماند. یکی از ویژگی‌های ماده مزبور، خاصیت خودالتیامی ماتریس پس از ترک‌خوردن آرایه است. این ماده همانند یک اسفنج، پس از تراکم باز به حالت اولیه خود باز می‌گردد.
محققان سازنده اِس‌اِی‌سی ابزار امیدواری کرده‌اند که بتوان از آن در مواد زیست‌سازگار برای مهندسی بافت و یا به عنوان یک جزء ساختاری سبک برای تولید کامپوزیت‌ها استفاده کرد. مواد خودترمیمی که تا کنون ساخته شده‌اند به گونه‌ای طراحی شده‌اند که مایع را در درون پوسته‌های جامد حبس نموده و زمانی که ترک بردارند، مایع را از دست می‌دهند. پی دانگ ، محقق پسادکتری این تحقیق، هدف این پروژه را ارائه ماده‌ای زیست‌تقلید می‌داند که توانایی تغییر خود و یا ساختار داخلی خود را داشته باشد تا بتواند خود را با شرایط بیرونی تطبیق دهد. وی در ادامه می‌افزاید: «ما می‌خواستیم مایع بیشتری به پوسته جامد تزریق کنیم. اما باید توجه می‌کردیم هدف، داشتن یک مایع پایدار است، نه مایعی که در همه جا جریان دارد.»
در اِس‌اِی‌سی، کره‌های کوچک پلی‌وینیلیدین فلوراید (polyvinylidene fluoride) بخش اعظمی از مایع را کپسوله می‌نمایند. ماده ویسکوز پلی‌متیل‌سیلوکسان (polydimethylsiloxane) نیز تمامی سطوح را می‌پوشاند. کره‌ها پوسته‌های نازکی دارند و به راحتی تغییر شکل می‌دهند. مایع خاصیت ویسکوالاستیسیته (viscoelasticity، خاصیت دسته‌ای از مواد است که رفتاری میان دو خاصیت کلی ویسکوزبودن و کشسان‌بودن از خود نشان می‌دهند و این خاصیت به هنگام تحمیل نیروی خارجی و اعمال تغییر شکل‌بر آن پدیدار می‌شود – مترجم) آن‌ها را تقویت می‌کند، در حالی که پوشش، کره‌ها را در کنار یکدیگر نگه می‌دارد. در واقع کره‌ها می‌توانند از کنار یکدیگر لیز بخورند، اما همچنان متصل به هم باقی بمانند.
لو می‌گوید: «شما احساس نمی‌کنید نمونه حاوی مایع باشد. با ژل نیز کاملا متفاوت است. این ماده بیشتر شبیه حبه قند است که به هر میزان به آن فشار وارد شود به حالت اولیه خود باز می‌گردد.»
پولیکی آجایان ، محقق دیگر این پروژه می‌گوید: «ساخت اِس‌اِی‌سی آسان است و با تنظیم فرآیند می‌توان، رفتار مکانیکی محصول را تنظیم نمود.» وی در ادامه می‌افزایذ: «ژل مایع زیادی دارد که آن را درون جامد به صورت کپسول در می‌آورد. اما آن‌ها بیش از حد نرم هستند. ما می‌خواستیم از نظر مکانیکی نیز سفت و سخت باشد.»
اجزای پلیمری در ابتدا به صورت پودر و مایع ویسکوز هستند. با اضافه‌نمودن یک حلال و کنترل حرارت، پلی‌متیل‌سیلوکسان درون کره‌های جامد تثبیت می‌شود. دانشمندان دریافته‌اند که بیشینه درصد افزایش ماژول ذخیره‌ای (storage modulus) – یک پارامتر مستقل از اندازه برای بررسی رفتار استحکامی آن – این ماده 683 درصد است. این مقدار از درصد گزارش شده برای ترکیبات جامد و مواد دیگر بسیار بیشتر است.
لازم به ذکر است که بخش تحقیقات علمی دفتر نیروی هوایی (Air Force Office of Scientific Research) و وزارت دفاع (Department of Defense) از این تحقیقات حمایت کرده‌اند. محققان نتایج خود را در مجله ACS Applied Materials and Interfaces به چاپ رسانده‌اند.
ارسال نظر
اخبار برگزیده
