ساخت هیدروژلی با خواص نانویی/ صنعت پزشکی با نوآوری محققان ایرانی متحول می‌شود
گروه علم و فناوری خبرگزاری آنا، هیدروژل‌های پلیمری یکی از بیومواد مهم در صنایع پزشکی به شمار می‌روند که در دنیای امروز کاربرد گسترده‌ای دارند. سنتز هیدروژل‌هایی با خواص مکانیکی، به خصوص چقرمگی (چکش‌خواری، میزان تغییر فرم پلاستیک قبل از شکست) مناسب، توجه محققان بسیاری را به خود جلب کرده است. باوجود تلاش‌های بسیار، طراحی هیدروژل‌هایی که بتواند سطح قابل توجهی از چقرمگی، توانایی ریکاوری (بازیابی)، قابلیت کشش و خودترمیمی را به طور همزمان داشته باشد از چالش‌های این حوزه به شمار می‌رود.
حال محققان ایرانی موفق به طراحی و توسعه نوع جدیدی از هیدروژل‌های نانوکامپوزیتی شده‌اند که نه‌تنها در حوزه پزشکی بلکه در تصفیه آب نیز کاربرد دارد. این هیدروژل حاوی پلیمرهای طبیعی کاراجینان و گرافن اکساید است که با استفاده از تکنیک شبکه دوتایی و به دو نوع روش پخت متفاوت (پخت UV و پخت حرارتی) سنتر شده‌اند. این فرمولاسیون باعث بهینه‌سازی هیدروژل شده و خواص مکانیکی مطلوبی چون هیسترزیس (پسماند) قابل‌توجه، توانایی ریکاوری، چقرمگی منحصربه‌فرد و مقاومت قابل‌قبولی را در آن ایجاد کرده است.
هیدروژلی با فرمولاسیون جدید
به گفته سارا تراشی، دانش‌آموخته دوره دکتری دانشگاه صنعتی امیرکبیر؛ در ساخت این هیدروژل از کاراجینان به عنوان یک پلیمر طبیعی حساس به دما استفاده شده که گزینه مناسبی برای تشکیل شبکه فیزیکی به شمار می‌رود. پلیمرهای آکریلاتی نیز شبکه شیمیایی را تشکیل می‌دهند. گرافن اکساید باعث بروز عملکرد تقویتی مطلوبی در این هیدروژل شده است. دو نوع رفتار مکانیکی متفاوت شبه‌پلاستیک و شبه‌الاستومریک در نمونه‌های تهیه‌شده با پخت UV و پخت حرارتی دیده شده است.
بنابراین برای دستیابی به هیدروژلی با رفتار مکانیکی خاص باید روش پخت متناسب با خواص و کاربرد مورد نظر انتخاب شود. ساخت ایروژل‌هایی با خواص مکانیکی و ارتجاعی مناسب یکی از چالش‌های حوزه تصفیه به شمار می‌رود. گروه تحقیقاتی با استفاده از شبکه دو تایی و نانوکامپوزیت‌ها ایروژل‌هایی توسعه داده که از استحکام قابل‌توجه و خواص ارتجاعی مناسبی برخوردارند. این ایروژل‌ها همچنین بازده بالایی در جذب انواع آلاینده‌ها به ویژه آلاینده‌های کاتیونی دارند.
تکنیک شبکه دوتایی فیزیکی شیمیایی چیست؟
تکنیک شبکه دوتایی فیزیکی شیمیایی از سال 2014 میلادی به عنوان یک استراتژی برای تولید مواد چقرمه با ساختار منحصربه‌فرد معرفی شد با این حال در تهیه هیدروژل‌ها به ندرت از نانوذرات استفاده می‌شود. در این پژوهش، نوع جدیدی از هیدروژل نانوکامپوزیت با الهام از استراتژی شبکه دوتایی سنتز شد. مقدار هیدروژل استفاده‌شده در این هیدروژل بسیار اندک بوده و به همین دلیل خواص آن در مقایسه با نمونه‌های بدون نانو تقویت یافته است. گرافن اکساید مانع از ایجاد اثرات مخرب روی خواص زیست‌سازگاز هیدروژل می‌شود.
حدود هفت سال از تهیه نخستین هیدروژل شبکه دوتایی فیزیکی شیمیایی می‌گذرد با این حال تاکنون تحقیق جامع و منسجمی در خصوص نقش روش‌های پخت بر ریزساختار و اثرات آن بر عملکرد فیزیکی و مکانیکی هیدروژل‌ها انجام نشده است. محققان ایرانی برای نخستین بار اثر دو روش پخت متفاوت را روی ریزساختار و خواص فیزیکی و مکانیکی هیدروژل‌ها بررسی کردند. تکنیک شبکه دوتایی برای سنتز هیدروژل‌ها عملکرد موفقیت‌آمیزی داشته است.
کاربردهای هیدروژل نانوکامپوزیتی
تحقیقات انجام‌شده روی ایروژل‌های تهیه‌شده از هیدروژل‌های شبکه دوتایی، به خصوص نانوکامپوزیت‌های هیدروژلی، بسیار انگشت‌شمار است. هیدروژل‌های سنتزشده در این طرح در صنایع پزشکی به خصوص ساخت اندام‌های مصنوعی مانند غضروف، ماهیچه، پوست، ساخت داربست‌های پلیمری و سیستم‌های انتقال و رهایش دارو حساس به دما کاربرد دارد. از ایروژل‌ها نیز می‌توان به عنوان جاذب برای حذف انواع آلاینده‌ها در تصفیه پساب‌های صنعتی بهره گرفت. مطالعات اولیه برای انتخاب روش سنتز و مواد مناسب حدود یک سال و تهیه مواد شیمیایی، وسایل مورد نیاز برای شروع پژوهش و اجرای فاز آزمایشگاهی نیز چهار سال طول کشید.
هیدروژل ساختار سه‌بعدی پلیمری و پر از خلل و فرج دارد که حاوی مقادیر زیادی آب است. ایروژل که در تصفیه پساب‌های صنعتی کاربرد دارد با استفاده از روش خشک‌کن انجمادی هیدروژل به دست می‌آید. در این روش بدون ایجاد تغییرات قابل‌توجه در ابعاد نمونه هیدروژل، آب جای خود را با هوا عوض می‌کند. ایروژل نیز ساختار سه‌بعدی دارد اما خلل و فرج آن با هوا پر شده است.
انتهای پیام/4021/
انتهای پیام/