melika
عضو جدید
كاربرد تك لايه هاي خود سامان و برس هاي پليمري در نانوبيوتكنولوژي
بيشتر سامانه هاي زيستي داراي قدرت تشخيص وسيعي براي تمايلات پيوندي ويژه و اجزاء خارجي بر اساس شكل فيزيكي ، توپوگرافي و خصوصيات شيميايي هستند. به علاوه بسياري از سامانه هاي زيستي همچنين تمايل به جذب فيزيكي بر روي يك سوبستراي جامد بدون گيرنده خاص (جذب نامشخص) را دارا مي باشند. اين نوع از آلودگي (ناخالص) عملكرد فصل مشترك را در تشخيص هاي زيستي با توليد تركيباتي ناخواسته مانند تداخل بالاي پس زمينهيا فالس مثبت كاهش مي دهد. بنابراين ساخت مداد مفيد براي بسياري از كاربردهاي زيستي فصل مشترك كه بتوانند پيوندهاي خاص را افزايش و پيوندهاي ناخواسته را كاهش دهند مورد نياز است. مقاومت در مقابل پيوندهاي ناخواسته به تنهايي يك عامل مهم در بسياري از كاربردهاي پزشكي بشمار مي رود. نانو ابزار كاشتني پزشكي، نانوحسگرهاي زيستي براي تشخيص هاي زيستي و پزشكي ، سطوح غيرآلوده زيستي براي صنايع غذايي يا براي ابزار كاشتني ، پليمرها براي كنترل آزاد سازي دارو، الگوهايي براي مهندسي بافت و مدارهاي عصبي در محيط كشت و الكترونيك زيستي از جمله مثالهاي اين كاربرد است. تمام اين فرايندها نيازمند فهم فعل و انفعالاتي است كه در فصل مشترك بين سطح ، جامد و محيط زيستي روي مي دهد. بنابراين سطح بافت شيميايي توسط ابزارهاي توليدي و روشهاي ساخت نانو ، يك راه مهم براي ساخت سطوح با ويژگي هاي پيوندي ويژه و به حداقل رساندن اثرات پس زمينه اي است. تك لايه هاي خودسامان و برس هاي پليمري به خاطر خصوصيات جالب فيزيكي و شيميايي سطحي و توليد آسان اخيراً در اين مورد توجهاتي را به خود جلب كرده است .
فناوري‌هاي يکپارچه روبه‌رشد:
فناوري‌هاي مرتبط با مواد، ابزارها و سيستم‌ها كه زماني نسبتاً جدا از هم بودند، در حال حاضر به صورت يکپارچه درآمده‌اند. ابتدا ترانزيستورها به شکل IC درآمدند. سپس ابزارهاي ميکرونوري با ميکرومکانيک باهم مجتمع شده و PCBها را به وجود آوردند. استفاده از تراشه‌هايflip (زماني که تراشه يک بسته است)، و قرار دادن اجزاي تابع درون PCBها باعث شده است که مرزهاي مابين ابزارها و سيستم‌ها در حال کمرنگ شدن باشد. سطح بالاي يکپارچگي ايجاد شده توسط فناوري نانو موجب تبديل اساسي مواد بسيار هوشمند ، ابزار و احتمالاً سيستم‌ها شده است. لاري باك مدير اجرايي شركت نانوسيس( Nanosys) اخيراً اظهار کرده است که فناوري نانو پيچيدگي‌ها را از سيستم‌ها بيرون آورده و به درون مواد منتقل کرده است.
حال ما مي‌توانيم به طور جدي در مورد حس کردن برهمکنش مابين تعداد کمي از مولکول‌ها، پردازش و انتقال داده‌ها توسط تعداد کمي از الکترون‌ها و ذخيره‌سازي اطلاعات در ساختارهاي نانومقياس بيانديشيم. فلورسانس و ديگر ابزارهاي تشخيص مولکول‌هاي منفرد توسعه يافته‌اند. IBM و شرکت‌هاي ديگر بر روي نوعي سيستم‌هاي ذخيره‌سازي اطلاعات‌اي کار مي‌کنند که از روبشگرهاي نزديک به مبدأ براي ايجاد و خواندن برجستگي‌هاي نانومقياس روي پليمرها استفاده كند. اين سيستم‌ها مي‌توانند اطلاعات را با دانسيته حدود 1012×1 بيت بر اينچ مربع نوشته و بخوانند؛ اين دانسيته از حافظه‌هاي مغناطيسي موجود بسيار بيشتر است. با وجودي که يکپارچه‌سازي فناوري‌هاي نانومقياس چالش‌هاي اساسي به وجود مي‌آورد، اما مي‌تواند منجر به توليد حسگرهاي کوچک، کم مصرف و هوشمندي شود که با قيمت ارزان و به تعداد زياد قابل توليد هستند.اين حسگرها مي‌توانند در زمينه حسگري مواد ساختاري به شکل درجا (in situ) ، فراواني حسگرها در سيستم‌ها و ساختارهايي همچون ماهواره‌ها و ايستگاه‌هاي فضايي که با محدوديت اندازه و وزن مواجه هستند،كاربرد داشته باشد.
نانومواد و نانوساختارها زمينه‌هاي کاربردي ديگر مي‌باشند. براي بسياري از حسگرها، مخصوصاً آنهايي که براي شناسايي ترکيبات شيميايي و مواد زيستي استفاده مي‌شوند، دو عملکرد جدا از هم وجود دارد: اول، شناسايي مولکول يا هر چيز مورد نظر ديگر؛ و دوم،تبديل اين شناسايي به سيگنال مفيد. فناوري نانو ما را قادر مي‌سازد حسگرهايي طراحي نماييم که بسيار کوچک‌تر، کم مصرف‌تر و حساس‌تر از ميکرو يا ماکرو حسگرهاي موجود مي‌باشند. بنابراين به‌کارگيري اين نوع از حسگرها بسيار مفيدتر از MEMS يا ميکروحسگرهاي ديگر خواهد بود.
برس هاي پليمري گروهي از سطوح اصلاح شده اند كه خصوصيات آنها شباهت زيادي به تك لايه هاي خود سامان دارد. برس هاي پليمري به دسته اي از زنجيرهاي پليمري سرهم كننده اطلاق مي شود كه توسط يك سطح و يا يك فصل مشترك محدود شده باشند. محدوديت زنجير ها در جوار يكديگر باعث قرار گرفتن زنجيرها به صورت صاف نسبت به هم بر روي سطح مي شود. برسهاي پليمري اخيراً توجهان زيادي را به خود جلب كرده و زمينه هاي مطالعاتي گسترده اي براي بررسي ساختمان و خواص جديد آنها بوجود آمده است.
چندين روش توليدي مانند پليمريزاسيون كاتيوني و آنيوني ، پليمريزاسيون حلقه باز، حلقه باز متاتزيز، پليمريزاسيون راديكال آزاد و راديكال زنده براي اين منظور توسعه داده شده است. رشد فيلم پليمري راديكال زنده به خاطر محدوده وسيع دسترسي آسان به حسگرها كه در فرايند استفاده مي شود مشهورترين اين روشها است. روش پليمريزاسيون به خاطر فرايند آسان و بازدهي آن با كنترل ساخت در توزيع برس پليمري بسيار جالب است. پليمريزاسيون راديكال زنده مي تواند با پليمريزاسيون واسطه – نيتروكسيد يا پليمريزاسيون راديكالي انتقال اتم تركيب شود. ابتداي فرايند بر پايه پوشش هاي بازگشت پذير انتهاي زنجيره راديكالي با گروه هاي زنده آلوكسي آمين و مراحل نهايي بر پايه انتقال اتم هاي هالوژن از آغازگر به منومر است.يك راه براي دست يابي به توليد PEGشامل سطوح مقاوم به جذب نا مشخص پروتئين استفاده از پليمريزاسيون PEG با منومر است.در اين روش PEGشامل منومر آكريلات توسطATRP بر سطح طلاپليمر شده و به چشبندگي سلول يا پروتئين مقاوم است.ناخالصي هاي فلزي هميشه به راحتي از محصولات پليمريزاسيون حذف نشده و براي بسياري از كاربردهاي زيستي نامطلوبند. اين يافته ها اجازه تشكيل سطوح يكنواخت با كنترل ساختار شيميايي، پوشش و ضخامت و همچنين پايداري شيميايي و حرارتي مناسب را مي دهند. برس هاي پليمرهاي پيوندي همچنين توسط الكتروگرفتينگ بر روي فولاد ضد زنگ نيز توليد شده اند .
بيشتر سامانه هاي زيستي داراي قدرت تشخيص وسيعي براي تمايلات پيوندي ويژه و اجزاء خارجي بر اساس شكل فيزيكي ، توپوگرافي و خصوصيات شيميايي هستند. به علاوه بسياري از سامانه هاي زيستي همچنين تمايل به جذب فيزيكي بر روي يك سوبستراي جامد بدون گيرنده خاص (جذب نامشخص) را دارا مي باشند. اين نوع از آلودگي (ناخالص) عملكرد فصل مشترك را در تشخيص هاي زيستي با توليد تركيباتي ناخواسته مانند تداخل بالاي پس زمينهيا فالس مثبت كاهش مي دهد. بنابراين ساخت مداد مفيد براي بسياري از كاربردهاي زيستي فصل مشترك كه بتوانند پيوندهاي خاص را افزايش و پيوندهاي ناخواسته را كاهش دهند مورد نياز است. مقاومت در مقابل پيوندهاي ناخواسته به تنهايي يك عامل مهم در بسياري از كاربردهاي پزشكي بشمار مي رود. نانو ابزار كاشتني پزشكي، نانوحسگرهاي زيستي براي تشخيص هاي زيستي و پزشكي ، سطوح غيرآلوده زيستي براي صنايع غذايي يا براي ابزار كاشتني ، پليمرها براي كنترل آزاد سازي دارو، الگوهايي براي مهندسي بافت و مدارهاي عصبي در محيط كشت و الكترونيك زيستي از جمله مثالهاي اين كاربرد است. تمام اين فرايندها نيازمند فهم فعل و انفعالاتي است كه در فصل مشترك بين سطح ، جامد و محيط زيستي روي مي دهد. بنابراين سطح بافت شيميايي توسط ابزارهاي توليدي و روشهاي ساخت نانو ، يك راه مهم براي ساخت سطوح با ويژگي هاي پيوندي ويژه و به حداقل رساندن اثرات پس زمينه اي است. تك لايه هاي خودسامان و برس هاي پليمري به خاطر خصوصيات جالب فيزيكي و شيميايي سطحي و توليد آسان اخيراً در اين مورد توجهاتي را به خود جلب كرده است .
فناوري‌هاي يکپارچه روبه‌رشد:
فناوري‌هاي مرتبط با مواد، ابزارها و سيستم‌ها كه زماني نسبتاً جدا از هم بودند، در حال حاضر به صورت يکپارچه درآمده‌اند. ابتدا ترانزيستورها به شکل IC درآمدند. سپس ابزارهاي ميکرونوري با ميکرومکانيک باهم مجتمع شده و PCBها را به وجود آوردند. استفاده از تراشه‌هايflip (زماني که تراشه يک بسته است)، و قرار دادن اجزاي تابع درون PCBها باعث شده است که مرزهاي مابين ابزارها و سيستم‌ها در حال کمرنگ شدن باشد. سطح بالاي يکپارچگي ايجاد شده توسط فناوري نانو موجب تبديل اساسي مواد بسيار هوشمند ، ابزار و احتمالاً سيستم‌ها شده است. لاري باك مدير اجرايي شركت نانوسيس( Nanosys) اخيراً اظهار کرده است که فناوري نانو پيچيدگي‌ها را از سيستم‌ها بيرون آورده و به درون مواد منتقل کرده است.
حال ما مي‌توانيم به طور جدي در مورد حس کردن برهمکنش مابين تعداد کمي از مولکول‌ها، پردازش و انتقال داده‌ها توسط تعداد کمي از الکترون‌ها و ذخيره‌سازي اطلاعات در ساختارهاي نانومقياس بيانديشيم. فلورسانس و ديگر ابزارهاي تشخيص مولکول‌هاي منفرد توسعه يافته‌اند. IBM و شرکت‌هاي ديگر بر روي نوعي سيستم‌هاي ذخيره‌سازي اطلاعات‌اي کار مي‌کنند که از روبشگرهاي نزديک به مبدأ براي ايجاد و خواندن برجستگي‌هاي نانومقياس روي پليمرها استفاده كند. اين سيستم‌ها مي‌توانند اطلاعات را با دانسيته حدود 1012×1 بيت بر اينچ مربع نوشته و بخوانند؛ اين دانسيته از حافظه‌هاي مغناطيسي موجود بسيار بيشتر است. با وجودي که يکپارچه‌سازي فناوري‌هاي نانومقياس چالش‌هاي اساسي به وجود مي‌آورد، اما مي‌تواند منجر به توليد حسگرهاي کوچک، کم مصرف و هوشمندي شود که با قيمت ارزان و به تعداد زياد قابل توليد هستند.اين حسگرها مي‌توانند در زمينه حسگري مواد ساختاري به شکل درجا (in situ) ، فراواني حسگرها در سيستم‌ها و ساختارهايي همچون ماهواره‌ها و ايستگاه‌هاي فضايي که با محدوديت اندازه و وزن مواجه هستند،كاربرد داشته باشد.
نانومواد و نانوساختارها زمينه‌هاي کاربردي ديگر مي‌باشند. براي بسياري از حسگرها، مخصوصاً آنهايي که براي شناسايي ترکيبات شيميايي و مواد زيستي استفاده مي‌شوند، دو عملکرد جدا از هم وجود دارد: اول، شناسايي مولکول يا هر چيز مورد نظر ديگر؛ و دوم،تبديل اين شناسايي به سيگنال مفيد. فناوري نانو ما را قادر مي‌سازد حسگرهايي طراحي نماييم که بسيار کوچک‌تر، کم مصرف‌تر و حساس‌تر از ميکرو يا ماکرو حسگرهاي موجود مي‌باشند. بنابراين به‌کارگيري اين نوع از حسگرها بسيار مفيدتر از MEMS يا ميکروحسگرهاي ديگر خواهد بود.
برس هاي پليمري گروهي از سطوح اصلاح شده اند كه خصوصيات آنها شباهت زيادي به تك لايه هاي خود سامان دارد. برس هاي پليمري به دسته اي از زنجيرهاي پليمري سرهم كننده اطلاق مي شود كه توسط يك سطح و يا يك فصل مشترك محدود شده باشند. محدوديت زنجير ها در جوار يكديگر باعث قرار گرفتن زنجيرها به صورت صاف نسبت به هم بر روي سطح مي شود. برسهاي پليمري اخيراً توجهان زيادي را به خود جلب كرده و زمينه هاي مطالعاتي گسترده اي براي بررسي ساختمان و خواص جديد آنها بوجود آمده است.
چندين روش توليدي مانند پليمريزاسيون كاتيوني و آنيوني ، پليمريزاسيون حلقه باز، حلقه باز متاتزيز، پليمريزاسيون راديكال آزاد و راديكال زنده براي اين منظور توسعه داده شده است. رشد فيلم پليمري راديكال زنده به خاطر محدوده وسيع دسترسي آسان به حسگرها كه در فرايند استفاده مي شود مشهورترين اين روشها است. روش پليمريزاسيون به خاطر فرايند آسان و بازدهي آن با كنترل ساخت در توزيع برس پليمري بسيار جالب است. پليمريزاسيون راديكال زنده مي تواند با پليمريزاسيون واسطه – نيتروكسيد يا پليمريزاسيون راديكالي انتقال اتم تركيب شود. ابتداي فرايند بر پايه پوشش هاي بازگشت پذير انتهاي زنجيره راديكالي با گروه هاي زنده آلوكسي آمين و مراحل نهايي بر پايه انتقال اتم هاي هالوژن از آغازگر به منومر است.يك راه براي دست يابي به توليد PEGشامل سطوح مقاوم به جذب نا مشخص پروتئين استفاده از پليمريزاسيون PEG با منومر است.در اين روش PEGشامل منومر آكريلات توسطATRP بر سطح طلاپليمر شده و به چشبندگي سلول يا پروتئين مقاوم است.ناخالصي هاي فلزي هميشه به راحتي از محصولات پليمريزاسيون حذف نشده و براي بسياري از كاربردهاي زيستي نامطلوبند. اين يافته ها اجازه تشكيل سطوح يكنواخت با كنترل ساختار شيميايي، پوشش و ضخامت و همچنين پايداري شيميايي و حرارتي مناسب را مي دهند. برس هاي پليمرهاي پيوندي همچنين توسط الكتروگرفتينگ بر روي فولاد ضد زنگ نيز توليد شده اند .
آخرین ویرایش توسط مدیر:
