تازه های فناوری نانو

[P O U R I A]

تولید عامل افزایش دهنده کنتراست سی‌تی‌اسکن با نانولوله کربنی
پژوهشگران دانشگاه رایس موفق به ساخت ترکیبی با نام تجاری Bi@US-tubes شدند که از آن می‌توان برای افزایش کنتراست سلول‌های بنیادی در سی‌تی‌اسکن استفاده کرد.


بیسموت ماده‌ای است که در تولید برخی داروها از آن استفاده می‌شود، این ماده کاربردهای پزشکی و آرایشی هم دارد. گروه تحقیقاتی دانشگاه رایس بیسموت را داخل نانولوله کربنی قرار دادند و از آن به عنوان عامل کنتراست دهنده موثر در اسکنرهای سی‌تی اسکن استفاده کردند. نتایج این پژوهش در نشریه Journal of Materials Chemistry B به چاپ رسیده است.


این اولین باری نیست که از بیسموت برای تست سی ‌تی اسکن استفاده می‌شود، آزمایشگاه ویلسون نیز به مدت چند سال است که روی عوامل کنتراست دهنده مبتنی بر نانولوله کربنی جهت استفاده در اسکنرهای MRI کار می‌کند. اما این اولین باری است که نانولوله کربنی و بیسموت برای افزایش کنتراست سلول‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند.


ویلسون می‌گوید: تا جایی که ما می‌دانیم کسی تاکنون از سی‌تی اسکن برای بررسی سلول‌های بنیادین استفاده نکرده است. سی‌تی‌اسکن بسیار سریع‌تر، ارزان‌تر و رایج‌تر از دیگر دستگاه‌ها نظیر MRI است. بنابراین ما فکر کردیم شاید بتوان بیسموت را داخل نانولوله کربنی قرار داد و آن را به درون سلول بنیادین تزریق کرد و در نهایت این سلول را به صورت زنده مورد مطالعه قرار داد.


نتایج این پژوهش تایید کرد که این ایده قابل اجرا است. این گروه تحقیقاتی تست‌هایی روی سلول بنیادین بدست آمده از مغز قرمز استخوان خوک انجام دادند. نتایج نشان داد که سلول‌هایی که با استفاده از نانولوله‌ پرشده و با بیسموت اسکن‌ شدند از سلول‌هایی که با عامل کنتراست دهنده مبتنی بر ید آماده شده‌اند، شفاف‌تر هستند. این گروه نام تجاری Bi@US-tubes را برای این محصول انتخاب کردند.


بیسموت به عنوان عامل کنتراست دهنده در سی‌تی اسکن شناخته می‌شود، با وارد کردن این ماده درون نانولوله کربنی می‌توان غلظت بیسموت را در سلول بنیادی افزایش داد. طول کپسول نانولوله‌کربنی 20 تا 80 نانومتر و قطر آن 1.4 نانومتر است. این کپسول به قدر کافی کوچک است که به راحتی وارد سلول می‌شود. بعد از تزریق به سلول این کپسول‌ها متراکم شده و خوشه‌هایی 300 نانومتری ایجاد می‌کنند. نانولوله‌ها به دلیل چربی‌دوست بودن، بعد از وارد شدن به سلول یکدیگر را یافته و به هم می‌چسبند. سلول‌های بنیادی در مقابل جذب این ماده تغییر خاصی نمی‌کنند.

 

[P O U R I A]

تولید پارچه های ضد آب و لک با فناوری نانو در کشور
محققان پژوهشگاه مواد و انرژی موفق به تولید پارچه های ضد آب و لک با استفاده از فناوری نانو شدند.


مهندس امیر حسنجانی روشن، کارشناس پژوهشگاه مواد و انرژی با بیان این خبر گفت: ما توانستیم با استفاده از نانوفناوری، پوشش‌هایی را در بافت پارچه ایجاد کنیم که علاوه بر اینکه منجر به آب گریزی پارچه می شود می تواند مانع از لک شدن پارچه نیز شود.


وی افزود: فرآیند تولید محلول ضد آب برای نخستین بار در کشور صورت پذیرفته است.


حسنجانی اضافه کرد: در داخل کشور نمونه هایی دیگری از پارچه های ضد آب وجود دارند با این تفاوت که آنها محلول ضد آب را از کشورهای خارجی تهیه می‌کنند ولی ما توانستیم با استفاده از فناوری نانو این محلول را برای نخستین بار در کشور تولید کنیم.


وی با اشاره به مزایایی این محلول افزود: روش اعمال این محلول روی انواع پارچه به سادگی قابل اجرا می باشد و باعث تغییر رنگ و فرم در پارچه نمی شود و استفاده آن در صنعت نساجی بسیار مفید و به صرفه می باشد.


کارشناس پژوهشگاه مواد و انرژی ادامه داد: نتیجه تست این محلول بر روی فرش های قدیمی نیز مثبت بوده است و باعث می شود که رطوبت ایجاد شده در فرش را کنترل کرده و مانع از نفوذ باکتری ها به بافت فرش و پوسیدگی آن می شود.


مختاری، مدیر عامل شرکت ژرفا پژوهان علوم نو و همکار این طرح علمی هم گفت: این محلول در حال تست بر روی کاغذ و بتون نیز می باشد و سعی داریم علاوه بر آب گریز بودن این محلول به علم آنتی باکتریال آن نیز دست پیدا کنیم.


وی در پایان گفت: با توجه به تحریم ها و نیازهای صنعتی ما در پی شناسایی این نیازها و کمبودها هستیم؛ یعنی در ابتدا با شناسایی کردن نیاز و سپس با قرار دادن آن در اختیار محققان و پژوهشگران سعی در برتر طرف کردن این نیازها داریم.

 

[P O U R I A]

بسته بندی مواد غذایی با فیلم‌ نانوبیوکامپوزیتی ساخت ایرانیان
مهندسان شیمی و نفت دانشگاه‌ صنعتی شریف با استفاه از نتایج سطح پاسخ، موفق به ارائه فیلم نانوبیوکامپوزیتی مناسب برای بسته بندی مواد غذایی شدند.


امیر حیدری، دانشجوی دوره دکتری مهندسی شیمی دانشگاه صنعتی شریف و عضو هیات علمی گروه مهندسی شیمی دانشکده فنی و مهندسی دانشگاه محقق اردبیلی در مورد این تحقیقات گفت: یافته‌های این تحقیق در قالب یک مقاله ارائه شده که بخشی از دستاوردهای پایان‌نامه دکتری من تحت عنوان «ساخت و مطالعات خواص مکانیکی و زیست تخریب پذیری فیلم نانوبیوکامپوزیتی برای بسته‌بندی مواد غذاییِ» است. این پایان نامه در خصوص تأثیر فرمولاسیون (میزان نانوذرات سدیم مونت موریلونیت و گلیسرول) بر خصوصیات کاربردی فیلم‌های حاصل از نشاسته ذرت است. قسمت اعظم این پایان نامه در خصوص زیست تخریب پذیری فیلم‌های حاصله و تأثیر فرمولاسیون بر کاهش و یا افزایش آن است و سایر دستاوردهای این پایان نامه در قالب دو مقاله دیگر یکی در خصوص زیست تخریب پذیری در خاک و دومی در خصوص تخریب آنزیمی و مباحث میکروبی در دست داوری هستند.


وی یادآور شد: در این تحقیق طرح مرکب مرکزی (Central Composite Design) برای بررسی تأثیر میزان حضور گلیسرول در سه سطح به عنوان نرم‌کننده و سدیم مونت موریلونیت به عنوان نانوذره نیز در سه سطح استفاده شده است. در ادامه برای تحلیل نتایج نیز روش سطح پاسخ برای بررسی تأثیر فرمولاسیون در تغییر خصوصیات فیلم‌های حاصله مورد استفاده قرار گرفته است. هدف اصلی این مقاله، ارائه نتایج کاربردی در زمینه بسته‌بندی و مسائل زیست‌محیطی است.


حیدری افزود: فیلم‌های حاصله بر اساس روش حلالی بر اساس فرمولاسیون گلیسرول و سدیم مونت موریلونیت، سه مرتبه تهیه شدند و آزمایش‌های مورد نیاز انجام گرفت. میانگین نتایج آزمایش‌های انجام گرفته با تست دانکن (Duncan test) در سطح اطمینان 95 درصد و همچنین روش سطح پاسخ مورد بررسی قرار گرفتند. سه دیدگاه برای این تحقیق در نظر گرفته شد. در ابتدا خواص پلیمری مربوط به این فیلم‌ها مانند استحکام کششی، شفافیت و زاویه تماس بررسی شد. در بخش دوم کاربردهای مرتبط با صنایع غذایی مانند حذف نور ماورای بنفش و خواص آنتی میکروبیال بررسی شد و در بخش آخر نیز جنبه‌های زیست‌محیطی مانند تخریب در خاک و محیط آنزیمی مورد بررسی قرار گرفت.


وی خاطرنشان کرد: استفاده از روش سطح پاسخ یکی از نوآوری‌های این مقاله است. با توجه به اینکه تقریبا در اکثر خصوصیات نانوکامپوزیت‌ها تأثیر نرم‌کننده و نانوذرات بر رفتار پلیمرها عکس یکدیگر است، این ایده مطرح شد که به‌ طور همزمان این دو پارامتر و تأثیرات متقابل آنها بر یکدیگر بررسی شود. یکی از نوآوری‌های دیگر این تحقیق، استفاده از روش پردازش تصویر در بررسی میزان شفافیت نمونه فیلم‌های تولیدی است. این روش جایگزین مناسبی برای روش مرسوم یعنی تصویر‌برداری از متن یا تصویر در زیر نمونه‌های پلیمری است. در روش مورد استفاده در این مقاله از روش مشابهی با یکسری تصحیحات استفاده شد. نتایج حاصله به‌ صورت عددی است که قابلیت مقایسه با یکدیگر را دارا هستند.


وی در مورد نتایج این تحقیقات نیز تصریح کرد: اگر به اختصار بخواهیم نتایج این قسمت را بیان کنیم، می‌توان به بهبود خواص مکانیکی اشاره کرد. اگرچه بر اساس نتایج به‌ دست آمده تأثیر ذرات سدیم مونت موریلونیت در بهبود خواص مکانیکی به مراتب کمتر از تأثیر گلیسرول در کاهش خواص مکانیکی است که دلیل این امر بواسطه نگهداشت آب در ماتریس پلیمر است. این مساله بواسطه روش تهیه فیلم‌ها به‌ صورت حلالی است که در آن آب به عنوان حلال می‌تواند به عنوان نرم‌کننده نیز ایفای نقش کند. شفافیت و آبدوستی نمونه‌ها با افزایش گلیسرول افزایش پیدا کرده و با حضور نانوذرات کاهش می‌یابد.


بر اساس نتایج به‌ دست آمده می‌توان از فیلم‌های پلیمری ساخته شده برای بسته‌بندی مواد غذایی خشک و یا به عنوان بسته‌بندی اولیه که در تماس مستقیم با ماده غذایی است و همچنین در صورت لزوم از بسته‌بندی‌های ثانویه برای جلوگیری از تأثیر‌گذاری رطوبت محیط استفاده کرد.


نتایج این کار تحقیقاتی که توسط امیر حیدری، دکتر ایران عالم‌زاده و دکتر منوچهر وثوقی از اعضای هیات علمی دانشکده مهندسی شیمی و نفت دانشگاه صنعتی شریف صورت گرفته، در مجله Materials & Design منتشر شده است.

 

[P O U R I A]

گام محققان برای تحقق رؤیای آسانسور فضایی

گام محققان برای تحقق رؤیای آسانسور فضایی

محققان چینی موفق به تولید نانولوله‌های کربنی به طول نیم متر شدند که این رشته‌های بلند برای تحقق رؤیای ساخت آسانسور فضایی ضروری است.


تولید آسانسورهایی از جنس نانولوله‌های کربنی یکی از ایده‌هایی بود که در دهه 1950 مطرح شد، ایده‌ای که نحوه انجام و پیاده‌سازی آن برای همگان در هاله‌ای از ابهام بود.


پیشرفت‌های انجام شده در این موضوع در کنفرانس آسانسور فضایی مورد بحث قرار می‌گیرد.


یک شرکت ژاپنی اخیرا اعلام کرده که برنامه‌ای برای ساخت این آسانسور تا سال 2050 دارد. این برنامه بر اساس استفاده از نانولوله‌های کربنی به طول 100 هزار کیلومتر است، در واقع باید ابتدا چنین نانولوله‌ای را تولید کرد سپس به سراغ ساخت آسانسور رفت. تا کنون چنین نانولوله‌ای تولید نشده است.


پژوهشگرانی که به دنبال تولید محصولاتی با ویژگی‌های مکانیکی منحصر به فرد نظیر فیبرهای فوق مستحکم هستند، همیشه با این سوال روبرو بودند که چگونه می‌توان نانولوله‌های کربنی با طول‌های ماکرومقیاس تولید کرد، بدون این که دانسیته مساحتی آنها کاهش یابد. یکی از اصلی‌ترین مراحل در رسیدن به این هدف آن است که بتوان ساز و کاری برای تولید انبوه نانولوله‌های کربنی با طول‌های بلند ایجاد کرد.


اخیرا مقاله‌ای تحت عنوان «Growth of Half-Meter Long Carbon Nanotubes Based on Schulz–Flory Distribution» در نشریه ACS NANO به چاپ رسیده است که در آن محققان دانشگاه سینگوا اعلام کردند که می‌توان با روش توزیع شوتز فلوری (Schulz-Flory distribution) شرایط بهینه برای رشد نانولوله‌های بلند را پیدا کرد. این روش در علم پلیمر بسیار رایج است.


ینگ‌ینگ ژانگ از محققان این پروژه می‌گوید: توزیع شوتز فلوری دلیل این که چرا با بلندتر شدن طول نانولوله‌های کربنی دانسیته مساحتی آنها کاهش می‌یابد را به خوبی توضیح می‌دهد. در این پروژه ما نشان دادیم که چگونه می‌توان نانولوله‌ای به طول نیم متر تولید کرد، این نانولوله بلندترین نانولوله‌ای است که تا کنون در جهان ساخته شده است.


دانسیته مساحتی نانولوله‌های کربنی نسبتا پایین است، بنابراین بلندترین نانولوله تولید شده پیش از این 20 سانتیمتر بوده است. این گروه تحقیقاتی به بررسی فاکتورهای موثر بر رشد نانولوله‌های کربنی پرداخته‌اند، نتایج کار آنها نشان می‌دهد که کاتالیست‌ها اصلی‌ترین نقش را در این میان ایفا می‌کنند. آنها برای رشد نانولوله‌های کربنی از کاتالیست مناسبی استفاده کردند.


توزیع شوتز فلوری دقیقا رفتار و تاثیر فعالیت کاتالیست‌ها را روی رشد نانولوله‌های کربنی بلند توضیح می‌دهد. با استفاده از این تئوری، محققان شرایط را برای رشد نانولوله‌هایی به طول نیم متر فراهم کرده و در نهایت به مقصود خود رسیدند.

 

[P O U R I A]

بهبود خواص نانوکاتالیست‌ تولید هیدروژن با رفع نقص ساختاری
تحقیقات اخیر نشان داده است که در صورت رفع نقص‌های ساختاری در نانوکاتالیست‌های روتنیوم پلاتین کاربردی در فرایند تولید هیدروژن، کارایی این کاتالیست‌ها افزایش می‌یابد.


برای تولید هیدروژن به عنوان سوخت، نیاز به بلورهای کامل نانومقیاس جهت تسریع فرآیند تولید، رو به افزایش است. برای تولید این بلورها باید بتوان ساختار اتمی بلورها را دستکاری کرد تا با این کار واکنش پذیری، دوام و امکان تولید انبوه این بلورها فراهم شود. در حوزه تولید کاتالیست‌ها، پژوهشگران به دنبال تولید نانوذراتی هستند که دوام بالایی در برابر منواکسید کربن داشته باشد، منواکسید کربن یکی از ناخالصی‌ها در فرآیند تولید هیدروژن از گازهای طبیعی است. سوخت ناخالصی که از گازهای طبیعی به‌ دست می‌آیند، 40 درصد ارزان‌تر از سوخت خالصی است که از هیدرولیز آب حاصل می‌شود.


اخیرا پژوهشگران آزمایشگاه ملی بروخاون مقاله‌ای در نشریه Nature Communications به چاپ رساندند که در آن جزئیاتی از تولید نانوکاتالیستی ارائه کردند که تمام ویژگی‌های مورد نیاز آنها را دارد. این کاتالیست دارای ساختار پوسته‌ای هسته‌ای است که جنس هسته آن از روتنیوم و پوسته از پلاتین مقاوم در برابر منواکسید کربن است.


جیم وانگ از محققان این پروژه می‌گوید: این نانوذرات، روتنیوم و پلاتین، دارای ساختار اتمی کاملی هستند، بنابراین، این نانوکاتالیست جدید می‌تواند در برابر مشکلات حاصل از منواکسید کربن مقاومت کند. این روش جدید قابلیت تولید انبوه نانوکاتالیست را دارا بوده و روشی کاملا زیست‌سازگار است.


بلورها درون پیل‌های سوختی موجب تبدیل انرژی ذاتی هیدروژن به الکتریسیته می‌شوند. پلاتین عنصر مناسبی برای پیل‌های سوختی است، اما هزینه آن بسیار بالا است. برای حل این مشکل محققان سطح فلزات ارزان قیمت را با استفاده از پلاتین پوشش می‌دهند. با این کار هزینه تولید کاتالیست کاهش یافته و در عین حال عملکرد کاتالیست در حد بالایی باقی می‌ماند.


وجود منواکسید کربن در گازهای طبیعی چالش دیگری در این مسیر است، زیرا موجب کاهش فعالیت کاتالیست پلاتین می‌شود. روتنیوم فلز ارزان‌تری نسبت به پلاتین است که موجب افزایش مقاومت در برابر منواکسید کربن می‌شود اما این ماده در صورت استفاده در ساختار پیل سوختی دچار زوال شده و به مرور عملکرد پیل را کاهش می‌دهد.


بنابراین، این گروه به دنبال راهی بودند تا از روتنیوم محافظت کنند. نتایج یافته‌های پیشین این گروه نشان داده بود که پیکربندی هسته‌ای پوسته‌ای تاثیر زیادی روی خواص این ساختارها دارد. این گروه نقص ساختاری موجود در روتنیوم را رفع کرده و دریافتند این کار موجب افزایش کارایی این ساختار می‌شود.

 

[P O U R I A]

بهبود فرایند ترمیم استخوان‌ با استفاده از نانوذرات
یک تیم تحقیقاتی در آمریکا موفق به ارائه روشی برای ترمیم سریع استخوان با استفاده از نانوذرات الماس به عنوان حامل پروتئین شده‌ است.


پژوهشگران دانشگاه UCLA نشان دادند که نانوذرات الماس می‌تواند فرآیند تشکیل استخوان را به شدت تسریع کند، همچنین از این نانوذرات می‌توان برای افزایش دوام دندان‌های کاشته شده در دهان استفاده کرد. نانوذرات الماس یکی از محصولات جانبی در فرآیند استخراج نگ‌های معدنی و بازیافت آنها هستند؛ این ترکیبات بین چهار تا پنج نانومتر قطر داشته و به شکل کروی هستند.


پژوهشگران دانشکده دندانپزشکی دانشگاه UCLA در تحقیقات اخیر خود نشان دادند که این نانوذرات می‌تواند برای رشد سلول‌های استخوانی مفید باشد، همچنین از این نانوذرات می‌توان برای مبارزه با اوستئونکروسیس استفاده کرد؛ این بیماری نوعی آسیب استخوانی است که در صورت نرسیدن جریان خون به استخوان ایجاد می‌شود. زمانی که این بیماری آرواره‌ها را تحت تاثیر قرار دهد، آن‌گاه بیمار قادر نخواهد بود که به راحتی صحبت کرده یا غذا بخورد. در صورت گسترش این بیماری به نزدیک مفاصل فک، حرکت آروارده‌ها کاملا محدود می‌شود.


کسانی که اقدام به کاشت دندان می‌کنند، بعد از مدتی ممکن است بخشی از استخوان فک یا دندان کاشته شده دچار زوال شود، به همین دلیل امکان شل شدن دندان یا افتادن آن وجود خواهد داشت. کاشت مجدد دندان یا ترمیم مشکل ایجاد شده بسیار پرهزینه و دردآور است. پزشکان معمولا برای رفع این مشکل با عمل جراحی اقدام به گذاشتن ماده‌ای اسفنجی شکل برای رهایش نوعی پروتئین می‌کنند، این پروتئین موجب ترغیب استخوان‌سازی می‌شود.


این گروه تحقیقاتی نشان دادند که نانوذرات الماس می‌تواند ذرات پروتئینی را بسیار موثرتر از روش‌های رایج، رهاسازی کنند. این نانوذرات به سرعت به سلول‌های استخوانی متصل می‌شوند و موجب تسریع فرآیند استخوان‌سازی می‌شوند. به دلیل ماهیت سطح نانوذرات الماس، این پروتئین‌ها می‌توانند به آهستگی از نانوذرات رهاسازی شوند، با این کار فرآیند بهبود در زمان طولانی‌تری انجام می‌شود. این روش یک روش غیرمخرب محسوب می‌شود که همانند جراحی‌ها نیاز به فرآیند‌های پیچیده و خطرناک نیست به طوری که تنها با یک تزریق دهانی می‌توان این کار را انجام داد.


این گروه تحقیقاتی پیش از این، از نانوذرات الماس برای درمان بیماری‌های مختلف نظیر سرطان استفاده کرده‌ بودند. در این پژوهش‌ها نانوذرات الماس برای رهایش داروی شیمی‌درمانی مورد استفاده قرار گرفتند تا عوارض شیمی‌درمانی را کم کنند.

 

[P O U R I A]

بهبود فرایند ترمیم استخوان‌ با استفاده از نانوذرات

بهبود فرایند ترمیم استخوان‌ با استفاده از نانوذرات

یک تیم تحقیقاتی در آمریکا موفق به ارائه روشی برای ترمیم سریع استخوان با استفاده از نانوذرات الماس به عنوان حامل پروتئین شده‌ است.


پژوهشگران دانشگاه UCLA نشان دادند که نانوذرات الماس می‌تواند فرآیند تشکیل استخوان را به شدت تسریع کند، همچنین از این نانوذرات می‌توان برای افزایش دوام دندان‌های کاشته شده در دهان استفاده کرد. نانوذرات الماس یکی از محصولات جانبی در فرآیند استخراج نگ‌های معدنی و بازیافت آنها هستند؛ این ترکیبات بین چهار تا پنج نانومتر قطر داشته و به شکل کروی هستند.


پژوهشگران دانشکده دندانپزشکی دانشگاه UCLA در تحقیقات اخیر خود نشان دادند که این نانوذرات می‌تواند برای رشد سلول‌های استخوانی مفید باشد، همچنین از این نانوذرات می‌توان برای مبارزه با اوستئونکروسیس استفاده کرد؛ این بیماری نوعی آسیب استخوانی است که در صورت نرسیدن جریان خون به استخوان ایجاد می‌شود. زمانی که این بیماری آرواره‌ها را تحت تاثیر قرار دهد، آن‌گاه بیمار قادر نخواهد بود که به راحتی صحبت کرده یا غذا بخورد. در صورت گسترش این بیماری به نزدیک مفاصل فک، حرکت آروارده‌ها کاملا محدود می‌شود.


کسانی که اقدام به کاشت دندان می‌کنند، بعد از مدتی ممکن است بخشی از استخوان فک یا دندان کاشته شده دچار زوال شود، به همین دلیل امکان شل شدن دندان یا افتادن آن وجود خواهد داشت. کاشت مجدد دندان یا ترمیم مشکل ایجاد شده بسیار پرهزینه و دردآور است. پزشکان معمولا برای رفع این مشکل با عمل جراحی اقدام به گذاشتن ماده‌ای اسفنجی شکل برای رهایش نوعی پروتئین می‌کنند، این پروتئین موجب ترغیب استخوان‌سازی می‌شود.


این گروه تحقیقاتی نشان دادند که نانوذرات الماس می‌تواند ذرات پروتئینی را بسیار موثرتر از روش‌های رایج، رهاسازی کنند. این نانوذرات به سرعت به سلول‌های استخوانی متصل می‌شوند و موجب تسریع فرآیند استخوان‌سازی می‌شوند. به دلیل ماهیت سطح نانوذرات الماس، این پروتئین‌ها می‌توانند به آهستگی از نانوذرات رهاسازی شوند، با این کار فرآیند بهبود در زمان طولانی‌تری انجام می‌شود. این روش یک روش غیرمخرب محسوب می‌شود که همانند جراحی‌ها نیاز به فرآیند‌های پیچیده و خطرناک نیست به طوری که تنها با یک تزریق دهانی می‌توان این کار را انجام داد.


این گروه تحقیقاتی پیش از این، از نانوذرات الماس برای درمان بیماری‌های مختلف نظیر سرطان استفاده کرده‌ بودند. در این پژوهش‌ها نانوذرات الماس برای رهایش داروی شیمی‌درمانی مورد استفاده قرار گرفتند تا عوارض شیمی‌درمانی را کم کنند.

 

[P O U R I A]

کاهش سمیت داروی شیمی‌درمانی با نانوذرات طلا
محققان دانشگاه مینه‌سوتا با استفاده از نانوذرات به عنوان حامل، عوارض ماده شیمیایی TNF-a را که می‌تواند رگ‌های خونی اطراف تومور را از بین ببرد، به حداقل رسانده‌اند.


در سال‌های اخیر محققان موفق شدند روشی برای از بین بردن رگ‌های پیرامون تومورها پیدا کنند با این کار می‌توان تومورها را از بین برد. برای این کار از مواد شیمیایی مختلف استفاده می‌شود. یکی از این ترکیبات کاچکسین یا TNF-a است که نتایج بسیار خوبی داده است، مشکل این ماده سمی بودن آن است که می‌تواند عوارض جانبی داشته باشد. برای کاهش سمیت این ماده می‌توان از نانوذرات طلا استفاده کرد. این نانوذرات می‌توانند به عنوان حامل این ماده دارو را در محل مورد نظر رهاسازی کنند. این فرآیند فاز اول تست بالینی را پشت سر گذاشته است.


اخیرا یک تیم تحقیقاتی به رهبری «جان بیسچوف» از دانشگاه مینه‌سوتا نشان داده که نانوذرات طلای حامل TNF-a می‌تواند اثر گرما درمانی یا سرما درمانی را افزایش دهد. این گروه نشان دادند که با استفاده از روش رزونانس مغناطیسی استاندارد (MRI) می‌توان از بین رفتن تومور را مشاهده کرد. «بیسچوف» نتایج یافته‌های خود را در نشریه Molecular Pharmaceutics به چاپ رسانده است.


نتایج تست‌ها روی موش نشان داده که تزریق نانوذرات حامل TNF-a می‌تواند در مدت 90 دقیقه جریان خون را در تومور سرطان پروستات از بین ببرد. اثر این دارو می‌تواند تا شش ساعت به طول بینجامد. «بیسچوف» و همکارانش با روشی موسوم به MRI کنتراست تقویت شده نشان دادند که رگ‌های خونی اطراف تومور شروع به تغییر می‌کند. نتایج تست روی انسان نشان داد که بعد از پنج دقیقه اسکن MRI می‌توان تغییر ر‌گ‌های خونی را در محل تومور مشاهده کرد.


بعد از این که رگ‌های خونی توسط نانوذرات حاوی TNF-a تغییر شکل دادند، این محققان با استفاده از گرما و سرما درمانی اقدام به از بین بردن این تومورها کردند. نتایج نشان داد که هیچ یک از حیواناتی که مورد آزمایش قرار گرفتند نمردند، همچنین محققان دریافتند که اگر TNF-a را بدون نانوذرات طلا به موش‌ها تزریق کنند بعد از گرما درمانی موش‌ها خواهند مرد. یکی از عوارض استفاده از TNF-a این است که محل تشکیل تومور متورم می‌شود، اما با این روش جدید این مشکل بوجود نخواهد آمد.

 

[P O U R I A]

ترور تومورهای سرطانی با نانوذرات

ترور تومورهای سرطانی با نانوذرات

محققان مؤسسه تحقیقات کاربردی پلیمر فرانهوفر آلمان شیوه جدیدی ابداع کرده‌اند که به نمایش مواد حاوی نانوذرات با قابلیت کشتن انتخابی سلول‌های تومور می‌پردازد.


محققان از آبگریزها یا وزیکولهای چربی نامحلول در آب به عنوان حامل‌های دارویی کوچک 200 تا 250 نانومتری استفاده کردند.


این حامل‌ها از لحاظ زیستی در بدن پس از استقرار قابل تخریب و تجزیه هستند.


از پلیمرها برای تثبیت نانوپوشش استفاده می‌شود که از مولکولهای بسیار خاص و به رسمیت شناخته شده توسط سلولهای تومور برخوردارند. این پوشش نانوذرات که متخصصان آن را ویزکول می‌نامند، از ساختاری شبیه سلول برخوردارند.


دانشمندان این حامل‌ها را با دوکسوروبیسین که یکی از عوامل ضد سرطانی مورد استفاده در شیمی‌درمانی است، پر کردند. سدیم تترادسیل سولفات نیز که نوعی سورفاکتانت است، به جذب بهتر این عامل فعال کمک می‌کند.


محققان اکنون توانسته‌اند کارایی رویکرد خود را در آزمایشات آزمایشگاهی اثبات کنند.


این دانشمندان از گونه سرطان گردن رحم و سرطان روده بزرگ برای چهار آزمایش درون آزمایشگاه استفاده کرده و دریافتند که هر کدام واکنش کاملا متفاوتی به دوکسوروبیسین نشان می‌دادند. برای مثال سلولهای سرطان روده بزرگ به این مواد حساس بودند در حالیکه سلولهای سرطان گردن رحم چنین حساسیتی نداشتند.

 

[P O U R I A]

نانوکامپوزيت ها در راه تکامل و پويايي

نانوکامپوزيت ها که در توليد صفحات کشتي سازي و ساير صنايع گوناگون به کار مي رود با تغيير ساختار بنيادي به ساختاري نفوذ ناپذير و بسيار مقاوم تبديل شد.
پژوهشگران اقدام به تکامل نانوکامپوزيت ها با الهام از ساختار سلول هاي بنيادي کردند.
دانشمندان در رويکردي کلي نسبت به توليد نانو کامپوزيت ها در مقياس بزرگ و با دانش تطابق ذرات با خواص الکترومغناطيسي، نوري يا شيميايي موفق به توليد شکل جديدي از مواد با ساختار چند منظوره شدند.


به گفته محققان طيف گسترده اي از کاربردهاي مختلف مثل صنايع وابسته به کشتي سازي، رنگ سازي و حتي فولاد به نحوي با کامپوزيت ها درگير بوده و اين روش تکامل و تشکيل ساختاري تکامل خواهد يافت.


توالي ژنتيکي انگيزه محققان از اين روش بوده که حامل اطلاعات کدهاي ژنتيکي با حروفG ، T ، A، C است که پوشش نانو ذرات شيميايي از جفت شدگي رشته هاي مغناطيسي خود به نحوي آرايه ي چيدماني آن مي باشد.


کامپوزيت ها اساسا کارآيي هاي مختلفي دارند که يکي از آنها ساخت ابزارها و ديوارهاي مصنوعي است و با توجه به طيف گسترده کاربردهاي آنان به راحتي مي توان با استحکام ساختاري از آن بهره هاي مختلف برد.

 

[P O U R I A]

حذف مولکول‌های سمی رنگ در آب با نانوفیبرها

حذف مولکول‌های سمی رنگ در آب با نانوفیبرها

پژوهشگران دانشگاه کرنل نشان دادند که با استفاده از فیبرهای طبیعی حاوی نانوذرات می‌توان رنگ‌های سمی ایجاد شده در فرآیندهای نساجی را از آب زدود که این کار در زمان بسیار کم در حد پنج دقیقه قابل انجام است.


کشورهایی نظیر چین، هند و آفریقای جنوبی دارای کارخانجات نساجی متعددی هستند که به تولید شلوارهای جین می‌پردازند. در فرآیند تولید این شلوارها از رنگدانه‌هایی موسوم به اینیدگو بلو استفاده می‌شود که برای محیط‌ زیست بسیار آلاینده هستند. این رنگ‌ها موجب رنگی شدن آب و در نهایت ممانعت از ورود نور خورشید به داخل آب می‌شوند. کاهش ورود نور خورشید به آب به معنای کاهش فرآیند فتوسنتز و در نهایت کاهش سطح اکسیژن آب است.


در مقاله‌ای که این گروه تحقیقاتی در نشریه Green Chemistry به چاپ رساندند، روشی ارائه کردند که با استفاده از آن می‌توان به شکل موثری ذرات آلاینده نظیر فنول‌ها، حشره‌کش‌ها، آنتی‌بیوتیک‌ها و هورمون‌ها را از آب زدود.


ماریانی کومبارز از محققان این پروژه می‌گوید: این مولکول‌ها در فرآیند تصفیه آب معمولی به سختی قابل زدایش کامل هستند، اما با این روش جدید که کاملا زیست‌سازگار است، این مولکول‌ها به طور کامل از آب جداسازی می‌شوند.


برای ساخت فیلتر مورد نظر از فیبرهای نوعی گیاه کلمبیایی موسوم به فیکو استفاده می‌شود؛ این فیبرها معمولا برای تولید کاغذ چای کیسه‌ای مورد استفاده قرار می‌گیرد. این فیبرها درون محلول پرمنگنات سدیم غوطه‌ور شده و سپس اولتراسونیک می‌شوند. در نتیجه دانه‌های اکسید منگنز روی این حفره‌های کوچک سلولزی رشد می‌کنند. ذرات اکسید منگنز موجود در سطح فیبرها با مولکول‌های رنگ واکنش داده و آنها را به صورت ساختاری بی‌رنگ در می‌آورند.


نتایج این پژوهش نشان داد که با این روش در مدت چند دقیقه می‌توان 99 درصد از مولکول‌های رنگ را از آب زدود. این گروه نشان دادند که فیبرها را می‌توان چندین بار مورد استفاده قرار داد، به طوری که بعد از هشت بار استفاده هنوز می‌توانند 97 تا 99 درصد از مولکول‌های رنگ را در آب از بین ببرند.


یکی از مزیت‌های این روش آن است که نیاز به ماده ویژه و گرانقیمتی ندارد، به طوری که با یک فرآیند ساده و زیست‌سازگار می‌توان آب را تصفیه کرد. این اولین باری است که از یک روش ساده و مبتنی بر شیمی آب می‌توان برای حل یک معضل زیستی استفاده کرد.

 

[P O U R I A]

ساختاري "نانو "اما شبيه بدن انسان

ساختاري "نانو "اما شبيه بدن انسان

ايجاد بافت هاي طبيعي از بين رفته بدن يك امكان دشواري بوده كه امروزه با لايه هاي ساختاري بدن انسان ممكن شد.
پژوهشگران نانو ساختار گرافني مشابه بدن انسان توليد كردند.


محققان دانشگاه منچستر اقدام به ساخت غشا هاي سلولي گرافني مشابه پروتئين هاي مصنوعي كردند كه با برنامه هاي كاربردي براي فرآيندهاي بيولوژيكي براي جلوگيري از بروز بيماري ها ساختند.


به گفته محققان حدود 100 تريليون در يك غشاي سلولي انساني قرار دارد كه با كانال هاي يوني جا سازي شده وظيفه حيات انساني را بر عهده دارند.


محققان منچستري با شناخت اين كانال هاي يوني و غشاهاي سلولي اقدام به مدل سازي كرده و شرايط را جهت شبيه سازي و مدل كردن غشاها فراهم نمودند.


پژوهشگران حتي تركيبات جانبي همچون استريتاويدين كه ناشي از اتصال چربي ها به آنزيم بيوتين مي باشد نيز توليد كرده و عملا نقش غشائي را در اين روش كامل كردند.


روش شبيه سازي غشاهاي سلولي به نحوي كارآمد بوده كه پژوهشگران نسبت به كارآيي آن اطمينان خاطر داشته و در بسياري از حيوانات تاكنون اجرا و آزمايش نمودند.

 

[P O U R I A]

حذف مولکول‌های سمی رنگ در آب با نانوفیبرها

حذف مولکول‌های سمی رنگ در آب با نانوفیبرها

پژوهشگران دانشگاه کرنل نشان دادند که با استفاده از فیبرهای طبیعی حاوی نانوذرات می‌توان رنگ‌های سمی ایجاد شده در فرآیندهای نساجی را از آب زدود که این کار در زمان بسیار کم در حد پنج دقیقه قابل انجام است.


به گزارش سرویس فناوری ایسنا به نقل از ستاد نانو، کشورهایی نظیر چین، هند و آفریقای جنوبی دارای کارخانجات نساجی متعددی هستند که به تولید شلوارهای جین می‌پردازند. در فرآیند تولید این شلوارها از رنگدانه‌هایی موسوم به اینیدگو بلو استفاده می‌شود که برای محیط‌ زیست بسیار آلاینده هستند. این رنگ‌ها موجب رنگی شدن آب و در نهایت ممانعت از ورود نور خورشید به داخل آب می‌شوند. کاهش ورود نور خورشید به آب به معنای کاهش فرآیند فتوسنتز و در نهایت کاهش سطح اکسیژن آب است.


در مقاله‌ای که این گروه تحقیقاتی در نشریه Green Chemistry به چاپ رساندند، روشی ارائه کردند که با استفاده از آن می‌توان به شکل موثری ذرات آلاینده نظیر فنول‌ها، حشره‌کش‌ها، آنتی‌بیوتیک‌ها و هورمون‌ها را از آب زدود.


ماریانی کومبارز از محققان این پروژه می‌گوید: این مولکول‌ها در فرآیند تصفیه آب معمولی به سختی قابل زدایش کامل هستند، اما با این روش جدید که کاملا زیست‌سازگار است، این مولکول‌ها به طور کامل از آب جداسازی می‌شوند.


برای ساخت فیلتر مورد نظر از فیبرهای نوعی گیاه کلمبیایی موسوم به فیکو استفاده می‌شود؛ این فیبرها معمولا برای تولید کاغذ چای کیسه‌ای مورد استفاده قرار می‌گیرد. این فیبرها درون محلول پرمنگنات سدیم غوطه‌ور شده و سپس اولتراسونیک می‌شوند. در نتیجه دانه‌های اکسید منگنز روی این حفره‌های کوچک سلولزی رشد می‌کنند. ذرات اکسید منگنز موجود در سطح فیبرها با مولکول‌های رنگ واکنش داده و آنها را به صورت ساختاری بی‌رنگ در می‌آورند.


نتایج این پژوهش نشان داد که با این روش در مدت چند دقیقه می‌توان 99 درصد از مولکول‌های رنگ را از آب زدود. این گروه نشان دادند که فیبرها را می‌توان چندین بار مورد استفاده قرار داد، به طوری که بعد از هشت بار استفاده هنوز می‌توانند 97 تا 99 درصد از مولکول‌های رنگ را در آب از بین ببرند.


یکی از مزیت‌های این روش آن است که نیاز به ماده ویژه و گرانقیمتی ندارد، به طوری که با یک فرآیند ساده و زیست‌سازگار می‌توان آب را تصفیه کرد. این اولین باری است که از یک روش ساده و مبتنی بر شیمی آب می‌توان برای حل یک معضل زیستی استفاده کرد.

 

[P O U R I A]

بيوسنسورهاي الهام گرفته شده از ماهي سالمون

بيوسنسورهاي الهام گرفته شده از ماهي سالمون

تشخيص سموم غذاهاي آماده كه سالانه بيش از 3 هزار را به كام مرگ مي كشد با كمك نانو سنسورهاي بيوزيستي شناسايي و در صورت توليد هشدار خواهد داد.
پژوهشگران از ساخت سنسور بيوزيستي براي تشخيص سموم غذايي خبر دارند.
محققان آمريكايي از آلودگي 48 ميليون نفري به صورت سالانه در آمريكا خبرداده كه حدود 128 هزار نفر از اين تعداد راهي بيمارستان شده و حدود 3 هزارنفر جان خود را از دست مي دهند.


اين تيم تحقيقاتي از بيوسنسورهايي خبرداده كه با قرارگرفتن درون كنسروها و مواد غذايي مي تواند به محض توليد باكتري يا سموم در مراحل اوليه اطلاعات را به خارج آن مخابره كند و مصرف كننده را نسبت به آن آگاه كند.


اين بيوسنسورها با كمك جنس ماهي هاي سالمون ساخته و به كمك آن راه هاي تشخيص آلودگي ممكن گرديده است.


فناوري بيوسنسورها براي اولين بار بدين صورت به كارگرفته شده كه آزمايشات گوناگون زيست فناوري را به طور كامل گذرانده و عملاً قابليت تشخيص را با پيچيده ترين كارآْيي ممكن گردانيده است.

 

[P O U R I A]

ارائه نانوپوشش پلیمری با قابلیت تولید هیدروژن از آب

ارائه نانوپوشش پلیمری با قابلیت تولید هیدروژن از آب

یکی از شرکت‌های تولیدکننده ادوات پیل سوختی، موفق به تولید پوشش پلیمری حاوی نانوذرات برای تجزیه آب و تولید انبوه هیدروژن با نور خورشید شده است.


شرکت هایپرسولار (HyperSolar) اخیرا اعلام کرده که برای این اختراع پتنت مشترکی را با دانشگاه کالیفرنیا به ثبت رسانده است.


تیم یونگ مدیر این شرکت می‌گوید: اخیرا شرکت‌های هوندا و جنرال موتورز اعلام کرده‌اند که با همکاری هم تا سال 2020 خودروهای مجهز به سوخت هیدروژنی را به تولید انبوه می‌رسانند. این خبر بسیار جالب توجه است، اما آنچه تاکنون به صورت حل نشده باقی مانده آن است که چگونه می‌توان ایستگاه سوخت‌رسانی با هزینه کم برای ارائه هیدروژن به خودروها ایجاد کرد. به اعتقاد من دو عنصر اصلی برای ساخت چنین ایستگاه‌هایی، وجود آب و نور خورشید فراوان است تا بتوان با کمک این دو، هیدروژن تولید کرد. به نظر من با فناوری که ما ارائه کرده‌ایم می‌توان ایستگاه‌های تولید هیدروژن را در کنار سایت‌های مجهز به پنل خورشیدی تاسیس کرد.


این شرکت مدت‌هاست که روی فرایند تولید هیدروژن از طریق تجزیه آب توسط نور خورشید کار می‌کند تا روشی ارزان برای این کار پیدا کند. این سیستم باید به نوعی طراحی شود که درون آب غوطه‌ور باشد و نیازی به سیم نداشته باشد. از سوی دیگر باید بتواند در حال غوطه‌ور بودن در آب، نور خورشید را نیز جذب کند. همچنین نباید در آب خورده شده و مدار کوتاه ایجاد کند. این گروه تحقیقاتی در پتنت خود نوعی پوشش پلیمری را ارائه کردند که می‌تواند تمام این ملزومات را فراهم کند. فرآیند ثبت این پتنت از سپتامبر 2012 آغاز شده که پس از یک سال، اخیرا توسط اداره ثبت پتنت مورد پذیرش قرار گرفته است.


محققان این شرکت در مرحله تحقیق و توسعه، دریافتند که این پوشش پلیمری می‌تواند فرآیند تولید هیدروژن را به شکل قابل ملاحظه‌ای بهبود دهد. برای مثال، این پوشش چرخه شارژ/دشارژ (طول عمر سیستم) را به حد قابل ملاحظه‌ای افزایش می‌دهد. در واقع الکترودها که اصلی‌ترین عامل کاهش طول عمر این سیستم‌ها هستند، تقویت می‌شوند. در این پوشش پلیمری از نانوذرات ارزان قیمتی استفاده شده که با دریافت انرژی خورشید می‌توانند مولکول آب را بشکنند و هیدروژن تولید کنند.

 

[P O U R I A]

دستیابی محققان به پایداری 60 روزه نانو ذرات صنایع دارويي

دستیابی محققان به پایداری 60 روزه نانو ذرات صنایع دارويي

هدف از انجام این تحقیقات سنتز نانو ذرات تیتانیا اصلاح شده به‌ وسیله مواد پلیمری، برای بارگذاری فولیک اسید و داروی ضدسرطان بوده است.
در قسمتی از این تحقیقات، پایدار ‌سازی نانو ذرات با هدف جلوگیری از رسوب در زمان طولانی مدنظر بوده است.رسوب نانوذرات مشکلی است که کلیه کاربردهای این مواد را با چالش روبرو کرده است و کاربرد این نانو ذرات در حوزه بیولوژیک باعث رسوب این مواد در بافت موجود زنده می‌شود و فرآیند دارورسانی را مختل می‌کند. از جمله موارد دیگری که مستقیما در ارتباط با پایداری کلوئیدی نانوذرات است‏، تولید رنگدانه‌های سرامیکی، پایدارسازی سل مورد نیاز در اعمال پوشش‌های نانوساختار است.


محققان با پایدارسازی نانوذرات اکسید تیتانیم در بستر‌های آبی علاوه بر آنکه به محدوده باریکی از دانه ‌بندی نانو ذرات دست یافتند، توانستند با تهیه سل حاوی نانو ذرات و مواد پلیمری و سپس انجام عملیات هیدروترمال به یک سوسپانسیون با پایداری کلوئیدی بیش از 60 روز با محدوده دانه ‌بندی باریک دست پیدا کنند.


از ویژگی‌های این طرح می‌توان به افزایش میزان پایداری نانوذرات به بیش از دو ماه و استفاده از دکستران و پوشش‌دهی نانو ذرات قبل از اعمال عملیات حرارتی اشاره کرد.


دستاوردهای این تحقیق پژوهشگران را در زمینه تولید رنگ‌های خودتمیز شونده و تولید حامل‌های دارو در مقیاس بزرگتر یاری خواهد کرد.

 

[P O U R I A]

شکست مقاومت دارویی در سلول‌های سرطان خون با نانوذرات الماس

شکست مقاومت دارویی در سلول‌های سرطان خون با نانوذرات الماس

مقاومت دارویی یکی از راه‌هایی است که سلول‌های سرطان خون برای دفع داروی شیمی‌درمانی از خون نشان می‌دهند.
پژوهشگران دانشگاه ملی سنگاپور با همکاری محققانی از دانشگاه کالیفرنیا ماده شیمیایی ضد سرطان خون را با نانوذرات ترکیب کرده و دارویی برای درمان این بیماری ساختند. این دارو اولین نمونه‌ای است که می‌تواند سلول‌های سرطان خون را از بین ببرد. در داروهای رایج سلول‌های سرطان خون می‌توانند قبل از این که دارو اثرات خود را آغاز کند آن را به بیرون از سیستم گردش خون انتقال دهند، اما سلول‌های سرطانی در برابر این دارو از چنین توانمندی برخوردار نیستند.
«ادوارد چو» از پژوهشگران این پروژه با همکاری «دین هو» از دانشگاه کالیفرنیا به ساخت این دارو پرداخته و نتایج یافته‌های خود را در نشریه Nanomedicine به چاپ رسانده‌اند.
دانوروبیسین یکی از داروهای رایج برای از بین بردن سلول‌های سرطان خون است. وظیفه این دارو، کاهش سرعت رشد سلول‌های سرطانی و در مواقعی جلوگیری از رشد آنها است. این دارو می‌تواند برخی از این سلول‌ها را نیز از بین ببرد، اما مشکلی که وجود دارد این است که سلول‌های سرطان خون می‌توانند در برابر این دارو مقاوم شوند. یکی از مکانیسم‌هایی که این سلول‌های سرطانی با استفاده از آن نسبت به داروی دانوروبیسین مقاوم می‌شود آن است که سلول سرطانی با بیان ژن انتقال دهنده دارو، به پمپ‌هایی مجهز می‌شود که داروی شیمی‌درمانی را به بیرون از محیط خود پمپ می‌کند. راه‌های متعددی برای مقابله با این راهبرد مقاومتی سلول سرطانی مورد آزمایش قرار گرفته است. برای مثال از بازدارنده‌هایی استفاده می‌شود که مانع از بیان این ژن شوند، اما خود این بازدارنده‌ها اثرات سمی دارند و گاهی نتایج رضایت‌بخشی ارائه نمی‌کنند.
برای حل این مشکل محققان از نانوذرات 2 تا 8 نانومتری از جنس الماس استفاده کردند تا بر این مقاومت دارویی غلبه کنند. این گروه دارونوبیسین را به سطح نانوذرات الماس پیوند زده و آن را وارد سلول‌های سرطانی کردند. نتایج نشان داد که نانوذرات الماس موفق به حمل دارو به داخل سلول سرطان خون شدند بدون این که بوسیله پمپ‌ها بیرون زده شوند. از آنجایی که نانوذرات الماس ایمن و کوچک هستند، بدون مسدود کردن جریان خون این کار را انجام می‌دهند.

 

[P O U R I A]

تولید انبوه نانوذرات پوشش‌دار با روش جدید محققان

تولید انبوه نانوذرات پوشش‌دار با روش جدید محققان

یک تیم تحقیقاتی از دانشگاه کالیفرنیا با همکاری محققانی از دانشگاه کارولینای شمالی موفق به ارائه روشی شدند که با استفاده از آن می‌توان نانوذرات را به تولید انبوه رساند.


به گزارش سرویس فناوری ایسنا به نقل از ستاد نانو، نانوذرات پوشش‌دار می‌توانند دارو یا پروتئین را درون خود گرفته و به سلول هدف برسانند. با استفاده از روش‌های رایج، زمان و هزینه زیادی لازم است تا این نانوذرات پوشش‌دار تولید شوند. اما با استفاده از روش این تیم تحقیقاتی می‌توان این نانوذرات را به سادگی به تولید انبوه رساند. محصول به‌ دست آمده از این روش نانوذرات پوشش‌داری هستند که برای مصارف خاص نظیر پزشکی و الکترونیک طراحی و ساخته شده‌اند.


در صورتی که این روش با دو فناوری فعلی ترکیب شود، می‌تواند به محصولی ختم شود که در آن اندازه ذرات کاملا یکنواخت و کوچک بوده و لایه اطراف آن نیز به صورت از پیش تعیین شده دارای ویژگی‌های منحصر به فردی است. این ذرات قابلیت حمل دارو یا مولکول‌های مختلف را داشته و می‌توان آنها را به نحوی طراحی کرد که با سلول‌های مشخصی برخورد کنند.


در واقع این گروه تحقیقاتی موفق به راه‌اندازی خط تولیدی شدند که در نهایت نانوذرات پوشش‌دار با ویژگی‌های از پیش تعیین شده تولید می‌کند؛ این خط تولید از تکرارپذیری و دقت بالایی برخوردار است. چنین فرآیندی برای تولیدکنندگان دارو بسیار مهم است؛ کسانی که به دنبال تولید محصولی ایمن بوده که بتواند گواهینامه‌های مورد نظر را از مراجع ذی‌صلاح دریافت کند.


هاموند از محققان این پروژه می‌گوید: قابلیت‌های نانوپزشکی بسیاری از مردم را شگفت‌زده می‌کند. در حال حاضر محصولات زیادی هستند که در آستانه وارد شدن به بازار مصرف هستند، اما این نگرانی وجود دارد که آیا فرآیندهای مورد استفاده برای تولید این محصولات تکرارپذیر هستند. پاسخ این سوال برای بسیاری از تولیدکنندگان به خصوص کسانی که داروهای ضدسرطان تولید می‌کنند، حیاتی است. ما خوشبختانه موفق شدیم فناوری ارائه کنیم که این دغدغه را به حداقل می‌رساند.


آنچه که این گروه ارائه کردند، روشی لایه‌به‌لایه برای تولید نانوذرات پوشش‌دار است که در میان این پوشش‌ها دارو، دی‌ان‌ای، پروتئین یا دیگر مولکول‌ها قرار داده می‌شود. این لایه‌ها می‌تواند ماده هدف را از گزند سیستم ایمنی بدن مصون دارد.


از آنجایی که در سیستم‌های رایج از غوطه‌وری برای ایجاد لایه استفاده می‌کنند، زمان و انرژی زیادی به هدر می‌رود؛ این گروه از فناوری مبتنی بر اسپری کردن برای ایجاد لایه استفاده کردند که بسیار سریع و ساده بوده و برای تولید انبوه مناسب است.

 

[P O U R I A]

نانو کامپوزیت مقاوم برای صنایع هوافضا تولید شد

نانو کامپوزیت مقاوم برای صنایع هوافضا تولید شد

به گزارش گروه علمی«خبرگزاری دانشجو»، کامپوزیت‌های سرامیک و آلومینا با استفاده از سرامیک‌هایی با اندازه نانو تقویت می‌شوند که امروزه به دلیل خواص مناسب و پتانسیل کاربردی فراوان مورد توجه قرار گرفته است.

از این رو SiC (کاربید سیلیسیوم) به علت ضریب انبساط حرارتی پایین، سختی بالا و واکنش پذیری پایین می‌تواند به عنوان یک تقویت‌کننده مناسب معرفی شود، اختلاط این مواد برای تهیه نانوکامپوزیت قبلا از روش‌های پخت دماپایین، پخت فشار داغ یا جرقه پلاسما صورت می‌گرفت.

در این تحقیق پژوهشگران دانشگاه تربیت مدرس با همکاری پژوهشگران دانشگاه آزاد واحد نجف آباد کامپوزیت با طراحی یک سیستم سنتز و پخت مناسب، نانو کامپوزیت سرامیکی آلومینایی (Al2O3-SiC) به روش سل ژل تولید کردند.

با توجه به مقاومت بالای نانو کامپوزیت تولید شده از آن می‌تواند در صنایع هوا فضا استفاده کرد.

 

[P O U R I A]

موفقیت محققان ایرانی در تولید نانوکامپوزیت‌ سرامیکی مقاوم

موفقیت محققان ایرانی در تولید نانوکامپوزیت‌ سرامیکی مقاوم

پژوهشگران دانشگاه تربیت مدرس با همکاری پژوهشگران دانشگاه آزاد واحد نجف آباد با طراحی یک سیستم سنتز و پخت مناسب، به ساخت یک کامپوزیت پایه سرامیکی آلومینایی با چقرمگی و استحکام بالا دست پیدا کردند.


کامپوزیت‌های سرامیک و آلومینا با استفاده از سرامیک‌هایی با اندازه نانو تقویت می‌شوند که امروزه به دلیل خواص مناسب و پتانسیل کاربردی فراوان مورد توجه قرار گرفته است. به گزارش برخی محققان پراکنش مناسب فاز دوم (نانوذرات) با ضریب انبساط حرارتی پایین‌تراز زمینه باعث افزایش خواص مکانیکی مواد سرامیکی می‌شود. از این رو SiC‌ها به علت ضریب انبساط حرارتی پایین، سختی بالا و واکنش پذیری پایین می‌تواند به عنوان یک تقویت‌کننده مناسب معرفی شود. اختلاط این مواد برای تهیه نانوکامپوزیت قبلا از روش‌های پخت دماپایین، پخت فشار داغ یا جرقه پلاسما و... صورت می‌گرفت.


دکتر احسان طاهری نساج از دانشگاه تربیت مدرس، با بیان این که نتایج به‌ دست آمده از این تحقیق می‌تواند در صنایع هوا-فضا مورد استفاده قرار بگیرد، اظهار کرد: این تحقیق به روش سل ژل و با مواد اولیه تحقیق AlCl3.6H2O، TEOS، ساکاروز و B2O3 انجام شد. سپس این مواد به صورت کامپوزیت Al2O3-SiC در دمای 1600 درجه سانتیگراد سنتز و سپس در دمای 1700 درجه پخت شدند. سپس ریزساختار و خواص مکانیکی نمونه بررسی شد.


وی افزود: طراحی سیستم اتمسفر کنترل که بتواند گازهای احیاء‌کننده Ar + H2 را به محل واکنش برده و فرآیند سنتز و سپس پخت تحت آن دو گاز صورت گیرد، از نمونه ویژگی‌های این طرح است.


وی تصریح کرد: افزایش چقرمگی، استحکام و سختی در قطعات آلومینایی و محتمل‌ترین مکانیزم‌های آن توزیع ذرات نانو سایز SiC در داخل دانه‌های آلفا آلومینا و نیز جلوگیری از رشد دانه‌های آلومینا به علت وجود ذرات ریز و نانو سایز SiC از جمله خواصی است که به علت استفاده از فناوری نانو در این تحقیقات به‌ دست آمده است.


نتایج این کار تحقیقاتی که توسط دکتر احسان طاهری نساج دکترای مهندسی مواد از دانشگاه تربیت مدرس، مهندس سمیه رسولی کارشناس ارشد مهندسی مواد و دکتر سید علی حسن زاده دکترای مهندسی مواد دانشگاه آزاد نجف آباد صورت گرفته، در مجله Ceramics International منتشرشده است.

 

[P O U R I A]

تولید انبوه پیل‌های خورشیدی با جوهر فسفید روی

تولید انبوه پیل‌های خورشیدی با جوهر فسفید روی

پژوهشگران روشی ساده برای تولید جوهر‌هایی از جنس فسفید روی ارائه کردند که هزینه تولید پیل‌های خورشیدی کارا را کاهش می‌دهد.


برای تولید پیل‌های خورشیدی ترکیبات مختلفی می‌توان استفاده کرد. Zn3P2 یکی از گزینه‌های اصلی برای این کار است، زیرا دارای باندگپ 1.5 الکترون ولتی بوده که قادر به تبدیل طیف‌ وسیعی از طول موج‌ها به الکتریسیته است. از سوی دیگر مواد سازنده این ترکیب در طبیعت فراوان بوده و به ارزانی قابل تهیه است.


محققان تاکنون از نمونه‌های توده‌ای Zn3P2 برای ساخت پیل خورشیدی استفاده کرده‌اند، اما مشکل این ماده آن است که فرآیند ساخت آن نیاز به دمای بالا (850 درجه سانتیگراد) و خلاء بالا دارد. پژوهشگران دانشگاه آلبرتا در کانادا برای اولین بار موفق شدند نانوبلورهای نیمه‌هادی فسفید روی کلوئیدی (Zn3P2) را سنتز کنند. این ترکیب بهترین گزینه برای ساخت پیل‌های خورشیدی کارا است.


«اریک لوبر» از محققان این پروژه می‌گوید: چیزی که ما ساختیم یک جوهر از جنس فسفید روی است که به راحتی می‌توان آن را روی سطوح مختلف اعمال کرد. در واقع مزیت این روش آن است که با استفاده از آن می‌توان پیل‌های خورشیدی را در مقیاس انبوه تولید کرد. از سوی دیگر هزینه تولید در این روش نسبت به روش‌های رایج نظیر اسپری کردن بسیار ارزان‌تر است.


هزینه تولید نانوذرات کلوئیدی بسیار بالاست و به فرآیندهای پیچیده‌ای نیاز دارد. اما این روش جدید بسیار ارزان و ساده است. برای شروع از محلول 1-اکتادن و تری n اکتیل فسفین استفاده می‌شود که با هم ترکیب شده و در دمای 100 درجه سانتیگراد گرم می‌شوند. در قدم بعد، دی‌متیل روی (منبع تامین کننده روی) به این محلول اضافه شده و دما به 320 درجه سانتیگراد می‌رسد. بعد از هم‌زدن محلول به مدت چند ساعت، نانوذرات Zn3P2 تولید می‌شوند.


ساختار نانوذرات به‌ دست آمده بلوری و کروی بوده که ابعاد آن در حدود 8 نانومتر است، این نانوذرات به خوبی پرتو خورشید را جذب می‌کنند. باند گپ نانوذرات Zn3P2 نیم الکترون ولت بیشتر از Zn3P2 توده‌ای است؛ چیزی که از آن با نام اثر محدودیت کوانتومی یاد می‌شود، البته این اثر هنوز یک فرضیه بوده و به اثبات نرسیده است.


پژوهشگران این نانوبلورها را با روش پوشش‌دهی اسپینی روی زیرلایه‌ قرار داده تا فیلمی به ضخامت 16 نانومتر ایجاد شود. این فیلم عاری از نقص‌های بزرگ ساختاری بوده و می‌توان از آن به عنوان پیل خورشیدی استفاده کرد.

 

[P O U R I A]

ابزاری جدید برای توسعه داروهای مبتنی بر نانوامولسیون

ابزاری جدید برای توسعه داروهای مبتنی بر نانوامولسیون

شرکت «Santen» برای ساخت داروهای مبتنی بر نانوامولسیون ابزار جدیدی را به کار گرفته است که نسبت به دستگاه DLS رایج دقت بیشتری دارد.


این ابزار جدید امکان بررسی کارایی نانوامولسیون‌ها را داراست و می‌تواند تحلیل‌های آماری دقیق‌تری نسبت به DLS ارائه کند.


سانتن یکی از شرکت‌های دارویی ژاپنی است که روی ساخت داروهای چشمی تخصص دارد. محصولات این شرکت در سراسر اروپا توزیع می‌شود و یک کارخانه نیز در فرانسه دارد. شعبه سانتن در فرانسه، سانتن اس‌ای‌اس نام دارد که به عنوان یکی از مراکز پیشرو در داروسازی اروپا شناخته می‌شود همچنین این شرکت دارای پروژه‌های متعدد مبتنی بر فناوری بالا است.


جین سباستین گاریگو، مدیر بخش تحقیق و توسعه این شرکت موفق به ارائه محصولات دارویی جدیدی شده که بر اساس سیستم‌های رهایش دارو به ویژه نانوامولسیون کار می‌کند. این شرکت از فناوری استفاده کرده که دارو‌ها از طریق نانوامولسیون به سطح سلول‌های چشم می‌رسند. یکی از محصولاتی که این شرکت ارائه کرده Eyeject® نام دارد که در آن دارو به صورت مستقیم به درون چشم تزریق می‌شوند. این دارو یک نانوامولسیون خنثی است.


گاریگو در مورد این شرکت می‌گوید: شرکت سانتن یک شرکت خلاق در حوزه دارو است که با استفاده از فناوری‌ نانو به دنبال فرصت‌های جدید برای درمان بیماری‌های چشم است. ما به ابزارهای دقیق‌تری برای بررسی ابعاد نانوامولسیون نیاز داریم تا تفاوت میان این ذرات سیال را از هم تشخیص دهیم. برای حل این مشکل، ما دستگاهی به نام پیمایشگر نانوذرات ساختیم که می‌توان با استفاده از آن نانوامولسیون‌ها را مطالعه کرد. همچنین با استفاده از این ابزار می‌توانیم کارایی زیستی نانوامولسیون‌ها را بررسی کنیم. یکی از کارایی‌های این دستگاه آن است که می‌تواند نانوقطرات را درون یک نمونه اندازه‌گیری کند.


پیش از این، محققان از دستگاه تعیین اندازه ذرات (نانوسایزر) استفاده می‌کردند؛ هر چند با ظهور این دستگاه جدید هنوز می‌توان از نانوسایزر برای اندازه‌گیری‌های معمولی استفاده کرد. البته برای اندازه‌گیری‌های دقیق‌تر باید از این پیمایشگر استفاده کنیم. این ابزار اجازه‌ می‌دهد تا مطالعات آماری دقیق‌تری از نانوامولسیون‌ها انجام داد، کاری که از نانوسایزرهای معمولی ساخته نیست. برای مثال نانوسایزرهای معمولی قادر به تفکیک نانوقطره از نانوبلور نیستند، اما این ابزار جدید می‌تواند میان این دو تفاوت قائل شود.

 

[P O U R I A]

نانوابزاری برای درمان لیزری ناهنجاری‌های مغزی بدون برش جمجمه

نانوابزاری برای درمان لیزری ناهنجاری‌های مغزی بدون برش جمجمه

محققان آمریکایی موفق به ساخت ابزاری شدند که با استفاده از آن می‌توان بدون برش جمجمه، ناهنجاری‌های مغزی را با لیزر درمان کرد.


پژوهشگران دانشگاه کالیفرنیا موفق به ارائه قطعه‌ای شدند که می‌توان آن را درون مغز کاشت و از آن به عنوان ابزاری برای درمان سرطان مغز استفاده کرد. این ابزار به پنجره مغز موسوم شده که دانشمندان امیدوارند بتوان از آن برای درمان بیمارانی که از ناهنجاری‌های خطرناک عصبی و مغزی مانند سرطان مغز رنج می‌برند، استفاده کنند.


این گروه تحقیقاتی برای ساخت این ابزار از نانوبلور زیرکونیای پایدار شده با ییتریوم (YSZ) استفاده کردند. YSZ ماده‌ای سرامیکی است که به صورت رایج در ساخت تاج مصنوعی دندان استفاده می‌شود. تفاوت اساسی میان این ترکیب در تاج دندان و ماده‌ای که در ساخت این ابزار به کار رفته، در این است که این ماده در نانوابزار ساخته شده شفاف است.


در حال حاضر YSZ امتحان خود را برای استفاده در بدن پس داده است، در واقع این ماده قادر به تحمل شرایط محیطی در داخل بدن است. این گروه تحقیقاتی موفق شدند از این ماده برای ساخت ابزاری شفاف استفاده کنند تا پزشکان بتوانند درمان با لیزر را روی مغز انجام دهند. در روش‌های فعلی لازم است تا بخشی از جمجمه برداشته شود تا پزشک بتواند دید لازم برای انجام جراحی با لیزر را داشته باشد، اما این ابزار امکان دید بدون نیاز به برش جمجمه را فراهم می‌کند.


در بازدیدی که رئیس جمهور ایالات متحده از پیشگامی مربوط به مغز و اعصاب انجام داده، نتایج این پژوهش برای وی ارائه شده است. هدف از این ارائه نشان دادن دستاوردهای انجام شده در بخش درمان مشکلات مغزی بوده است. «گولمرو آگیولار»، استاد دانشگاه کالیفرنیا می‌گوید: این پروژه در نهایت به دستاوردی رسیده که نتایج آن شبیه داستان‌های علمی تخیلی است. چیزی که ما به دست آوردیم، تاثیر بسیار زیادی روی درمان‌ بیماران خواهد گذاشت.


درمان‌های مبتنی بر لیزر برای بیماری‌های مغزی بسیار مناسب هستند؛ مشکل این روش آن است که برای انجام آن باید بخشی از جمجمه شکافته شود. با ابزاری که محققان این پروژه ارائه کرده‌اند می‌توان مسیری شفاف برای پزشکان ایجاد کرد تا با استفاده از آن درون مغز را مشاهده کنند. این پروژه اولین قدم در مسیر ایجاد ابزارهایی برای مشاهده مغز بدون نیاز به ادوات پیچیده است.


پیش از این ابزارهایی برای مشاهده مغز ارائه شده بود، اما این ابزار به صورت ویژه برای استفاده در انسان طراحی شده است.

 

[P O U R I A]

افزایش سرعت ترمیم استخوان با فرش نانوسیمی

افزایش سرعت ترمیم استخوان با فرش نانوسیمی

محققان موفق به ساخت زیرلایه‌ای از جنس نانوسیم شدند که موجب افزایش رشد سلول‌های استخوانی می‌شود.


پژوهشگران دانشگاه ایالتی اوهایو موفق به ارائه پوششی شدند که می‌تواند جوش خوردن استخوان‌های شکسته را تسریع کند. این گروه تحقیقاتی دریافته است که وجود یک زیرلایه نانومقیاس حاوی الگوهای ویژه، می‌تواند سرعت رشد سلول‌های استخوانی را افزایش دهد. این لایه نازک از جنس سیم‌های اکسید فلزی است.


پژوهشگران این پروژه هنگام تست این پوشش دریافتند که سلول‌های روی آن 80 درصد سریع‌تر از دیگر زیرلایه‌ها رشد می‌کنند. این گروه روش ساخت این سیم‌ها را در قالب مقاله‌ای در نشریه Ceramics International به چاپ رساندند.


شیخ اکبر از محققان این پروژه می‌گوید: چیزی که درباره این روش جالب است، آن است که نیاز به خم کردن نانوسیم برای ایجاد آلیاژ یا شکل ویژه‌ای از فلز نیست. این ساختار با مهندسی فرآیند رشد داده می‌شود به شکلی که ترکیبی از مواد و گازها درون گروه قرار داده شده و در نهایت محصول مورد نظر ایجاد می‌شود.


در دمای 1300 درجه فارنهایت، رشته‌های نازک اکسید تیتانیوم روی زیرلایه‌ای از جنس تیتانیوم رشد می‌کند. اتفاق جالبی در این فرآیند رخ می‌دهد که محققان دلیل آن را نمی‌دانند؛ یک پوشش محافظ از جنس اکسید آلومینیوم روی این رشته‌ها ایجاد می‌شود. اگر در کوره ترکیبات آلومینیومی وجود داشت، تشکیل این لایه دور از انتظار نبود اما محققان از تیتانیوم خالص برای این کار استفاده کردند.


در این پژوهش محققان، سلول‌های استخوان را روی سه سطح مختلف تیتانیوم صاف، دی‌اکسید تیتانیوم صاف و فرش نانوسیمی رشد دادند. 15 ساعت بعد از شروع تست محققان دریافتند که سلول‌های رشد یافته روی فرش نانوسیم بیشتر از زیرلایه‌های دیگر است که این امر موجب شده تا ترشح آنزیم‌های فسفاته در این زیرلایه 20 درصد بیشتر باشد. در پایان این پژوهش محققان موفق شدند 90 هزار سلول در هر سانتیمتر مربع فرش نانوسیمی رشد دهند، این درحالی است که روی زیرلایه‌های دیگر تنها 50 هزار سلول رشد کرده بود، این ارقام به این معناست که رشد سلول‌ها روی زیرلایه نانوسیمی 80 درصد بیشتر خواهد بود.


محققان این پروژه معتقدند که این پروژه می‌تواند به بیمارانی که دچار شکستگی استخوان هستند کمک کند تا به سرعت بهبود یابند. اکبر می‌گوید: با 100 دلار می‌توان به قدر کافی فلز خرید تا ده‌ها نمونه از این فرش نانوسیمی تولید کرد.

 

[P O U R I A]

نانوپوشش پلیمری هوشمند با قابلیت خودترمیم شوندگی

نانوپوشش پلیمری هوشمند با قابلیت خودترمیم شوندگی

پژوهشگران پرتغالی موفق به ساخت نانوپوششی شدند که علاوه بر محافظت از سطح، می‌تواند محل شروع خوردگی را نشان داده و با فرآیند خود ترمیم شوندگی موجب ترمیم بخش آسیب دیده شود.


خوردگی هر ساله میلیون‌ها دلار خسارت به سازه‌های فلزی وارد می‌کند که این موضوع اثرات منفی اقتصادی در پی دارد. به همین دلیل در طول سال‌های گذشته تحقیقات دامنه‌دار و رو به گسترشی در این حوزه انجام شده است. هدف اصلی این تحقیقات کاهش هزینه نگهداری سازه‌ها و تجهیزات صنعتی است که برای این کار محققان درصدد استفاده از پوشش‌های حسگر فعال هستند. با استفاده از این پوشش‌ها، برای نگهداری ادوات و تجهیزات صنعتی نیاز به انجام فرآیندهای پرهزینه نخواهد بود.


یکی از راهبردهای دیگر برای این کار استفاده از پوشش‌های خودترمیم شونده است. گزارش‌های متعددی درباره پوشش‌های خودترمیم شونده مبتنی بر فناوری نانو منتشر شده که قرار است جایگزین پوشش‌های سمی کروم فعلی شوند.


اخیرا مقاله‌ای منتشر شده که در آن پوششی حاوی نانوکپسول معرفی شده است. درون این نانوکپسول‌ معرف‌های شیمیایی pH پر شده است. این کار در دانشگاه آوریو پرتغال انجام شده که در آن محققان پوششی ساخته‌اند که در صورت آغاز فرآیند خوردگی، می‌تواند محل خوردگی را نشان داده و کار ترمیم سطح را انجام دهد. در واقع با شروع فرآیند خوردگی، عوامل خورنده موجب از بین رفتن یک بخش از سازه می‌شود در نتیجه رنگ بخش خورده شده تغییر می‌کند. نتایج این پژوهش در قالب مقاله‌ای تحت عنوان Nanocontainer-based corrosion sensing coating در نشریه Nanotechnology به چاپ رسیده است.


ژلودکویچ از محققان این پروژه می‌گوید: شناسایی فرآیند خوردگی می‌تواند مستقل از فرآیند محافظت باشد. برای مثال این پوشش جدیدی که ما ساخته‌ایم، دارای عملکردهای مختلفی است به طوری که علاوه بر نشان دادن محل خوردگی، می‌تواند ترمیم محل خورده شده را نیز انجام دهد؛ این کار با استفاده از نانوساختارهای هوشمند انجام می‌شود. در واقع این پوشش هم از سطح محافظت کرده و هم در صورت بروز مشکل آن را ترمیم می‌کند.


در این پوشش، نانوکپسول‌های حاوی مواد شیمیایی ترمیم کننده وجود دارد. همچنین این پوشش از چندین لایه تشکیل شده است که هر لایه نانوکپسول خاص خود را داشته و عملکرد جدا از دیگر لایه‌ها دارد. یکی از مواد اصلی به کار رفته در این نانوکپسول‌ها، فنول‌فتالئین بوده که یک نوع شناساگر رنگی است. با شروع فرآیند خوردگی یون هیدروکسید تشکیل شده و موجب تغییر pH محیط پوشش می‌شود؛ این تغییر pH باعث تغییر رنگ در محل خوردگی می‌شود.

 

[P O U R I A]

موفقیت ایرانیان در بهبود خواص حفاظتی پوشش خودروها با نانوذرات

موفقیت ایرانیان در بهبود خواص حفاظتی پوشش خودروها با نانوذرات

موفقیت ایرانیان در بهبود خواص حفاظتی پوشش خودروها با نانوذرات
محققان مؤسسه پژوهشی علوم و فناوری رنگ با استفاده از نانوذرات اکسید روی موفق به ایجاد پوششی با خواص حفاظتی مناسب جهت کاربرد در صنایع خودروسازی شدند.


این نانوذرات که در فرمولاسیون الکتروپوشش خودروها به کار رفته، با جذب نور فرابنفش مانع رسیدن آن به لایه زیرین خود و همچنین آسیب رسیدن به خود پوشش می‌شوند. مهم‌ترین کاربرد محصول این فناوری در صنایع خودروسازی و کاهش هزینه‌های تولید است.


سیستم پوششی خودرویی متشکل از سه تا چهار لایه است که حتی در بعضی از خوروهای ارزانتر تعداد آنها به دو لایه نیز کاهش می‌یابد. هر کدام از این لایه‌ها مسؤولیت خاصی دارند: شفاف پوشه به عنوان پوششی مقاوم در برابر مواد شیمیایی و شرایط جوی است. بن پوشه جهت ایجاد پوششی صاف و هموار و بهبود خواص مکانیکی و تعیین رنگ پوشش است. در نهایت لایه الکتروپوشش و فسفاته (آستری‌ها) برای افزایش چسبندگی و در نتیجه افزایش مقاومت به خوردگی به کار می‌روند.


در این طرح تحقیقاتی، امکان سنجی کاهش تعداد لایه‌های پوشش اعمالی خودروها مورد مطالعه قرار داده شده است. از آنجا که حذف لایه فسفاته و الکتروپوشش امکان‌پذیر نیست؛ از این رو، این محققان به بررسی حذف لایه‌های بعدی و امکان رسوب نانوذرات جاذب پرتو فرابنفش به‌ صورت الکتریکی پرداختند.


در انجام این طرح با انتخاب افزودنی مناسب و پراکنده کردن نانوذرات در فرمولاسیون تولید و در ادامه پخت فیلم پوشش خواص حفاظتی پوشش مورد ارزیابی قرار گرفت.


معصومه رشوند، کارشناس ارشد مهندسی رنگ، مکانیزم عملکرد این نانوذرات را به این شرح بیان کرد: عبور نور فرابنفش از پوشش در اکثر مواقع باعث اکسیداسیون الکتروپوشش و در نتیجه پوسته پوسته شدن و ترک خوردن آن می‌شود. این امر سبب ایجاد پوششی با خواص حفاظتی نامناسب و در نتیجه کاهش پایداری پوشش در برابر شرایط آب و هوایی مختلف خواهد بود. مهم‌ترین ویژگی‌هایی که مواد جاذب نور فرابنفش باید دارا باشند، جذب پرتو فرابنفش و تبدیل آن به فرم دیگر انرژی نظیر انرژی گرمایی است که کاهش اثرات تخریبی را در پی دارند. نانوذرات اکسید روی به کار رفته در این تحقیق با قرار گرفتن در پوشش سبب جذب نور فرابنفش شده و مانع رسیدن آن به لایه زیرین خود و در نهایت سبب کاهش آسیب به خود پوشش می‌شود.


با استفاده از این نانوذرات در تولید پوشش خودروها در کنار افزایش خواص حفاظتی لایه الکتروپوشش، امکان کاهش هزینه‌های تولید به دلیل حذف لایه‌های بعدی به ویژه در خودروهایی که جلوه‌های ظاهری آن زیاد مطرح نیست، وجود دارد.


نتایج این کار تحقیقاتی که توسط معصومه رشوند و دکتر زهرا رنجبر از مؤسسه پژوهشی علوم و فناوری رنگ صورت گرفته، در مجله Progress in Organic Coatings منتشر شده است.

 

[P O U R I A]

ساخت "نانو الکترود سیلیکونی" مستحکم

ساخت "نانو الکترود سیلیکونی" مستحکم

اخیرا پژوهشگران موفق به ساخت آند سیلیکونی شدند که استحکام و عملکرد بالایی دارد
سیلیکون ماده ایده‌الی برای ساخت آند باتری‌های یون لیتیم است؛ مشکل این ماده متورم و ترک خوردن آن است در این الکترود از نانوذرات سیلیکون و نانولوله‌های کربنی استفاده شده‌است.


پژوهشگران دانشگاه تگزاس با استفاده از نانوذرات سیلیکون، نانولوله کربنی و هیدروژل پلیمری موفق به ساخت آند جدیدی برای پیل‌های یون لیتیم شدند. این گروه برای ساخت این الکترود از روش سنتز فازی استفاده کردند که قابل استفاده برای تولید انبوه نیز است. این الکترود دارای ظرفیت دشارژ بیش از 1600 mAh/g بعد از 1000 بار شارژ/دشارژ با نرخ جریان 3.3 آمپر بر گرم است.
الکترود نانولوله/هیدروژل پلیمری رسانا/ نانوذره سیلیکونی (Si/PPy/CNT) به صورت کامل با استفاده از روش سنتز فاز محلول تولید می‌شود. برای ساخت این الکترود محققان مونومر پلیمر رسانا با اسید فتیک ترکیب کرده و به آن یک ترکیب آغاز کننده به نام آمونیوم پرسولفات اضافه کردند. نانولوله کربنی و نانوذرات سیلیکون نیز که در بازار به صورت تجاری به فروش می‌رسد تهیه شد و به این محلول اضافه گردید.


ترکیب آغاز کننده موجب شروع واکنش پلیمریزاسیون می‌شود که با این کار یک پوشش پلیمری روی سطح نانوذرات سیلیکون تشکیل شده و یک شبکه هیدروژل سه بعدی ایجاد می‌شود. بعد از 10 دقیقه، یک دوغاب شکل می‌گیرد که از آن برای پوشش دهی سطح سیم مسی استفاده می‌شود؛ بعد از این مرحله آند آماده می‌شود.


سیلیکون ماده‌ای ارزان برای ساخت آند باتری یون لیتیم است زیرا به صورت نظری ظرفیت آن 4200 mAh/g است، این رقم ده برابر بیشتر از جریانی است که در حال حاضر از آندهای گرافیتی به‌دست می‌آید. از آنجایی که سیلیکون بعد از شارژ شدن تا 400 برابر متورم می‌شود، در نتیجه بعد از چندین بار شارژ/دشارژ شدن دچار ترک خوردگی شده که این کار موجب کاهش عمر باتری می‌شود.


برای حل این مشکل محققان این الکترود جدید را ساختند که در آن از ماتریکس پلیمری سه بعدی استفاده شده‌است که سیلیکون‌ در آن می‌تواند بدون مشکل متورم شود. وجود یک لایه 20 نانومتری از پلیمر در اطراف نانوذرات سیلیکون موجب افزایش پایداری آن می‌شود. نانولوله کربنی نیز به بهتر شدن عملکرد باتری کمک می‌کند، دلیل این امر هدایت الکتریکی بالای نانولوله کربنی است، علاوه براین، پیچیده شدن نانولوله‌های کربنی در اطراف فیبرهای پلی‌پیرول موجب افزایش استحکام مکانیکی الکترود می‌شود. پژوهشگران این پروژه معتقداند که از این الکترود می‌توان در زیست حسگرها و ابرخازن‌ها نیز استفاده کرد.
منبع : 3D nanostructured composite makes good battery anode

 

[P O U R I A]

موفقیت محققان کشور در خالص‌سازی سوخت بیودیزل

موفقیت محققان کشور در خالص‌سازی سوخت بیودیزل

گروهی از محققان دانشگاه صنعتی بابل موفق به ساخت غشاهای نانوفیلتراسیون پلی سولفونی‌ با قابلیت عملکرد مناسب و پایداری بالا در محیط‌های غیر آبی شدند که در صنایع غذایی، شیمیایی، چوب و کاغذ، دارویی، نفتی و پتروشیمی کاربرد دارند.


فرآیندهای تولید سوخت بیودیزل (جایگزین گازوییل) تقریباً در تمامی کشورهای صنعتی مشابه است و فقط در جزییات خاصی تغییر می‌کند. تفاوت عمده‌ای که موجب بروز نقاط ضعف یا قوت عمده بین این واحدها می‌شود، در بخش پایین دستی فرایند تولید یعنی تخلیص و جداسازی بیودیزل است که بطور قابل ملاحظه‌ای بر روی کیفیت و هزینه تمام شده بیودیزل موثر است. بر این اساس، سنتز غشاهای نانوفیلتراسیون مقاوم در برابر حلال در مقیاس نیمه‌صنعتی به کمک فناوری نانو جهت تخلیص بیودیزل نه تنها الزامات زیست‌محیطی را برآورده خواهد کرد، بلکه در کاهش قیمت پایه بیودیزل به شدت موثر است.


دکتر مجید پیروی، عضو هیات علمی دانشکده مهندسی شیمی دانشگاه صنعتی بابل، با بیان هدف این تحقیقات گفت: هدف از انجام کار مقاوم کردن غشای نانوفیلتراسیون کامپوزیتی لایه نازک با استفاده از ترکیبات غیر خطی (کوپلیمرهای سولفونی) به عنوان افزودنی برای بهبود مواد سازنده غشا بر مبنای حضور گروه‌های حجیم غیرهم‌صفحه در ساختار پلی سولفون است. بعلاوه حضور گروه‌هایی مانند اتر، سولفید، سولفوکساید در ساختار کوپلیمر سولفونی نه‌ تنها موقعیت مکان‌های اتصال عرضی دهنده را افزایش داده، بلکه سبب بهبود فرایندپذیری، مقاومت شیمیایی و حرارتی مواد سازنده غشا نیز می‌شود.


وی افزود: پیشرفت‌های اخیر در فناوری غشایی و توسعه غشاهای نانوفیلتراسیون پلیمری سبب بهبود ریز ‌ساختار غشاها و عملکرد مناسب فرایند نانوفیلتراسیون در محیط‌های آلی شده است. سازگاری غشاهای پلیمری در فیلتراسیون گستره وسیعی از حلال‌های آلی به ‌جهت عدم حفظ مشخصه‌های ساختاری در اثر تورم یا تخریب، از جمله چالش‌های متداول فناوری غشایی محسوب می‌شود. در میان گستره پلیمرهای مورد استفاده در ساخت غشا، خانواده پلیمرهای سولفونی (نظیر پلی ‌سولفون (PSf) و پلی ‌اتر سولفون (PES) به ‌سبب دمای انتقال شیشه‌ای بالا (ºC 220 Tg ~) ، پایداری حرارتی و استحکام مکانیکی مطلوب، توانایی تشکیل فیلم، دسترس بودن و هزینه پایین گزینه‌ای مناسب جهت ساخت غشاهای نانوفیلتراسیون در محیط آبی محسوب می‌شود.


پیروی تصریح کرد: این پلیمرها ترکیباتی ترموپلاستیک آمورف بوده که از واحدهای تکرارشونده آروماتیکی (فنیلن) متصل به گروه‌های سولفون، ایزوپروپیلیدن تشکیل شده‌اند. به ‌سبب حضور گروه‌های سولفونی در واحد تکرار، جذب آب و آبدوستی PSf نسبتاً بالا بوده و مقاومت کمتری نسبت به هیدرولیز از خود نشان می‌دهد. در نتیجه به راحتی متورم شده و مقاومت شیمیایی پایین‌تری در شرایط ناملایم و فرایندهای شستشو از خود نشان می‌دهد.


وی در تکمیل توضیحات فوق افزود: به ‌منظور دستیابی به PSf پایدارتر می‌توان از روش اصلاح توده‌ای جهت بهبود ریزساختار غشا استفاده کرد. یکی از روش‌های متداول اصلاح توده ترکیب پلیمر با ترکیبات بهبودیافته است. مشارکت کوپلیمرهای آروماتیکی سخت با زنجیره‌های پلی ‌سولفونی از جمله روش‌های موثر جهت بهبود پایداری شیمیایی و استحکام مکانیکی و حرارتی PSf محسوب می‌شود. بر این اساس، تحقیق حاضر به تقویت غشای پایه اولترافیلتراسیون پلی ‌سولفونی با استفاده از ترکیب با کوپلیمرهای مقاوم پرداخته است. جهت مقاوم کردن غشای نانوفیلتراسیون کامپوزیتی لایه ‌نازک، نخست ساختار پایه نگهدارنده پلی ‌سولفونی به روش اصلاح توده‌ای با پلیمرهای مقاوم پلی ‌سولفونی، تقویت ‌شده سپس لایه پلی ‌ایمیدی PEI به روش پلیمریزاسیون بین ‌سطحی بر روی آن تشکیل شده است و درنهایت میزان پایداری پایه نگهدارنده و تأثیر کوپلیمرهای مقاوم بر روی عملکرد غشاهای مقاوم به حلال ساخته شده در سیستم آلی- آلی بررسی شده است.


محقق طرح اظهار کرد: ساختار غشای کامپوزیتی لایه نازک و بهبود پایداری پایه نگهدارنده پلی‌سولفون از کوپلیمر مقاوم پلی سولفونی صورت گرفته و نتایج حاصل نیز به طور خلاصه شامل «اصلاح توده‌ای ساختار غشای پایه پلی‌سولفون به روش ترکیب با کوپلیمرهای مقاوم در فرایند تغییر فاز»، «تغییر ساختار غشاهای پایه پلی‌سولفون تقویت‌شده از ریخت‌شناسی انگشت مانند به نوع اسفنجی»، «افزایش پایدرای حرارتی و شیمیایی غشاهای پلی‌سولفون تقویت شده و بررسی مکانسیم پایداری»، «اتصال عرضی لایه پلی اتیلن ایمین از طریق فرایند پلیمریزاسیون بین‌سطحی با ایزوفتالویل کلراید و تشکیل لایه رویی کوپلی‌آمیدی»، «کاهش میزان شار عبوری از غشاهای نانوفیلتراسیون کامپوزیتی لایه‌نازک تقویت شده نسبت به تقویت نشده»، «عملکرد مناسب غشاهای نانوفیلتراسیون مقاوم به حلال کامپوزیتی لایه نازک درحلال‌های آلی» و «افزایش میزان پسزنی اجزای حل‌شونده در غشاهای نانوفیلتراسیون کامپوزیتی لایه‌نازک تقویت‌شده نسبت به تقویت‌نشده» است.


به گفته پیروی غشاهای نانوفیلتراسیون تجاری عموما جهت جداسازی جزء حل شونده از فاز زمینه آبی استفاده می‌شوند که این امر خود سبب محدود شدن کاربرد این غشاها به تصفیه آب و پساب‌های آبی شده است. نظر به اینکه در بسیاری از موارد، نیاز است تا جزء مورد نظر از محلول غیر آبی جدا شود، غشاهای نانوفیلتراسیون متداول به سبب پایداری شیمیایی و حرارتی پایین در مقابل حلال‌های غیر آبی دیگر کاربرد نداشته و استفاده از آن را با محدودیت همراه می‌کند. غشاهای نانوفیلتراسیون مقاوم در برابر حلال نسل جدیدی از غشاهای نانوفیلتراسیونی است که علاوه‌ بر پایداری شیمیایی و حرارتی بالا، از تمام مزایای غشاهای نانوفیلتراسیونی در زمینه تخلیص و فرایندهای جداسازی برخوردار است.


نتایج این کار تحقیقاتی که توسط دکتر مجید پیروی، دکتر محسن جهانشاهی عضو هیات علمی و رئیس پژوهشکده فناوری نانو) و دکتر احمد رحیم‌پور عضو هیات علمی دانشکده مهندسی شیمی و رئیس گروه نانوغشا پژوهشکده فناوری نانو از دانشگاه صنعتی بابل صورت گرفته، در مجله Journal of Membrane Science منتشر شده است.

 

[P O U R I A]

حذف فلزات سنگین از آب با نانوجاذب‌های سرامیکی

حذف فلزات سنگین از آب با نانوجاذب‌های سرامیکی

پژوهشگران پژوهشگاه مواد و انرژی با استفاده از نانوبلورهای هیدروکسی آپاتیت، موفق به حذف فلز کادمیم از محلول‌های آبی شدند.


دکتر ایمان مباشرپور، عضو هیات علمی پژوهشکده‌ سرامیک پژوهشگاه پژوهشگاه مواد و انرژی در این خصوص گفت: هدف از اجرای این پژوهش، بررسی امکان استفاده از نانوبلورهای هیدروکسی آپاتیت به عنوان یک ماده‌ جاذب در حذف فلزات سنگین از محلول‌های آبی بود.


وی با بیان اینکه در این تحقیق، اثر سه عامل موثر غلظت اولیه‌ یون کادمیم، جرم ماده‌ جاذب و pH محیط روی فرایند حذف فلز سنگین از آب، بررسی شده و به نتایج قابل توجهی دست یافته است، افزود: ما توانستیم رفتار جذب را با تغییر عامل‌هایی نظیر تغییر اندازه‌ بلورهای هیدروکسی آپاتیت، دما و غلظت اولیه‌ یون فلزی، جرم ماده‌ جاذب، سرعت هم‌زدن و pH محلول، مورد بررسی قرار دهیم که برای این بررسی از مدل‌های ایزوترم جذب لانگمیر و فرندلیش استفاده کردیم و ظرفیت جذب را با کمک مدل‌های کینتیکی اندازه‌گیری کردیم و در ادامه عامل‌های ترمودینامیکی مثل انرژی آزاد گیبس سیستم، آنتالپی و آنتروپی فرآیند صورت گرفته را بررسی و اندازه‌گیری کرده و در نهایت، انرژی فعال‌سازی سیستم جذب را تعیین کرده و امکان استفاده از نانوبلورهای هیدروکسی آپاتیت را به عنوان یک جاذب مناسب و صنعتی تحقیق کردیم.


این پژوهشگر خاطر نشان کرد: نتایج حاکی از آن است که نانوهیدروکسی آپاتیت، توانایی مناسبی در حذف یون کادمیم دو ظرفیتی دارد. همچنین با افزایش غلظت اولیه‌ ماده جاذب از 200 به 400 میلی‌گرم در لیتر، میزان ظرفیت جذب به ازای واحد جرم ماده‌ جاذب از 138 به 142 میلی‌گرم بر گرم افزایش یافته و با دو برابر کردن جرم ماده‌ جاذب، ظرفیت جذب به ازای واحد جرم ماده‌ی جاذب از 142 به 112 میلی‌گرم بر گرم کاهش می‌یابد. با افزایش pH هم به دلیل پدید آمدن عامل‌های فعال منفی بر سطح نانوهیدروکسی آپاتیت، میزان جذب، به‌طور چشمگیری افزایش پیدا می‌کند.


مباشرپور در پایان گفت: در صورت همکاری سازمان محیط زیست و سازمان آب و فاضلاب، می‌توان این طرح را در مقیاس صنعتی انجام داد.

 

[P O U R I A]

تولید اتصالات پی وی سی با خواص ضربه بهبودیافته در کشور

تولید اتصالات پی وی سی با خواص ضربه بهبودیافته در کشور

محققان یکی از شرکتهای دانش‌بنیان مستقر در شهرک علمی و تحقیقاتی اصفهان موفق به تولید اتصالات پی وی سی با خواص ضربه بهبودیافته شدند.


دکتر محمود شیخ زین‌الدین، رییس شهرک علمی و تحقیقاتی اصفهان با اعلام این خبر گفت: این محصول در راستای بهبود خواص اتصالات پی وی سی و تولید تجاری یک نوع نانوکامپوزیت جدید با خواص ضربه و حرارتی بالا تولید شده است.


وی با اشاره به اینکه یکی از محصولات مهم در صنعت پی وی سی، تولید اتصالات پی وی سی سخت است، افزود: این قطعه در صنعت ساختمانی بسیار مورد استفاده است.


رییس این مرکز علم و فناوری با بیان اینکه بزرگترین مشکل در تولید محصول داخلی، مقاومت پایین در برابر ضربه و خواص حرارتی است، ادامه داد: فناوران یکی از شرکتهای دانش‌بنیان مستقر در شهرک علمی و تحقیقاتی اصفهان با ارائه فرمولاسیونی حاوی درصد بسیار اندکی از نانوذرات، این مشکل را به طور کامل رفع کرده‌اند، به گونه­‌ای که این محصول از لحاظ خواص فیزیکی، مکانیکی و حرارتی قابل رقابت با نمونه­‌های خارجی شده است.


وی اضافه کرد: یکی دیگر از ویژگی‌های برجسته این محصول، استفاده از نانوذرات، در تولید صنعتی آن است که به دلیل عدم افزایش چشمگیر قیمت تمام شده پی وی سی، توان رقابتی فوق‌العاده را به تولید کنندگان داده است.


شیخ زین الدین در خصوص ویژگی­‌های این محصول گفت: یکی از بزرگترین مشکلات در کاربرد اتصالات پی وی سی، شکنندگی و خواص حرارتی پایین است که به طور عمده در حین حمل و نقل و در دماهای بالا وجود دارد.


وی ادامه داد: نانوذرات، طی مکانیزم­‌های مختلف، این مشکلات را رفع کرده و باعث تولید محصولی برتر می‌شود که در این محصول، با استفاده از مکانیزم حفره سازی، بهبود خواص ضربه پذیری اتصالات پی وی سی حاصل شده است.


رییس شهرک علمی و تحقیقاتی اصفهان با بیان اینکه در این مکانیزم به دلیل مساحت بالای سطح نانوذرات در تماس با پی وی سی، حفره‌های ریز زیادی در سطح مشترک ایجاد شده است که در اثر انرژی ضربه، توان و امکان ایجاد و رشد ترک را پیدا نمی‌کند، افزود: بهبود خواص ضربه اتصالات به گونه ای است که نمونه‌ها در اثر سقوط از ارتفاع بیش از ۱۵ متر نیز نمی شکنند.


وی عنوان کرد: همچنین بهبود خواص حرارتی نمونه­‌ها و ظاهر بسیار زیبا و شکیل نمونه­‌های حاوی نانوذرات از ویژگی­‌های دیگر این محصول است.