ابداع نانولوله هایی دو میلیون برابر کوچکتر از مورچه

ابداع نانولوله هایی دو میلیون برابر کوچکتر از مورچه

به گزارش گردو دانلود، دانشمندان نانولوله هایی ساخته اند که دو میلیون بار کوچکتر از یک مورچه است و این لوله های میکروسکوپی می توانند منجر به درمان مستقیم سرطان و التهاب مفاصل شوند و حتی باتری های بهتری ایجاد نماید.



به گزارش گردو دانلود به نقل از ایسنا و به نقل از آی ای، پژوهشگران دانشکده مهندسی جانز هاپکینز وایتینگ با استفاده از رشته های دی ان ای، لوله های میکروسکوپی بدون نشتی ساخته اند که قطر هر یک از این لوله های دی ان ای یا نانولوله ها فقط در حدود ۷ در ۱۰ به توان منفی ۹ متر است و طولی تقریبا شبیه به یک ذره غبار دارد.

این نانولوله ها با این کوچکی، پتانسیل بالایی دارند، چونکه می توانند در آینده برای مطالعه بیماری های پیچیده و رساندن داروها به سلول های بدن انسان مورد استفاده قرار گیرند.

دانشمندان با ترکیب نانولوله های مختلف با هم می توانند شبکه های بزرگی از لوله های دی ان ای ایجاد کنند و آنها را به ساختارهای زیستی میکروسکوپی مختلف (ساختارهای موجود در موجودات زنده) برای انجام وظایف مختلف همچون انتقال مولکول های زیستی مرتبط کنند. چنین شبکه ای از نانولوله ها می تواند بعنوان لوله کشی کوچکی برای کاربردهای مختلف عمل کند.

پروفسور "ربکا شولمن" دانشیار دانشگاه جانز هاپکینز و یکی از پژوهشگران ارشد این مطالعه در توضیح بیشتر پتانسیل این نانولوله ها می گوید: لوله کشی کوچک تر امکان دارد به ما در تحلیل و بررسی مولکول های فردی کمک نماید که در نهایت می تواند به جای استفاده از مواد متخلخل با طراحی مجراهایی که یون ها از آن عبور می کنند، در ساخت داروها یا آنزیم های بهتر، جداسازی سموم یا حتی ساخت باتری های بهتر کمک نماید.

وی اعتقاد دارد که باآنکه هنوز بیشتر از ۱۰ سال با این فناوری ها فاصله داریم، اما اساس آنها در مواردی مانند لوله کشی نانو و توانایی اندازه گیری و کنترل دقیق لوله هایی است که لوله کشی از آنها ساخته شده است.

علم عجیب پشت نانولوله ها

نانولوله ها نسخه بسیار تکامل یافته نانوحفره ها هستند که ساختارهای دی ان ای (DNA) کوچکی هستند که در بعضی از مطالعات انتشار یافته قبلی پیشنهاد شده اند. یک نانوحفره طوری طراحی شده است که بعنوان مجرای عبور از یک مانع نازک بین دو محفظه عمل کند. نمونه هایی از چنین موانعی غشاهای سلولی هستند. این نانوحفره ها به مواد اجازه می دهند به داخل و خارج از سلول حرکت کنند و در ورقه های فلزی یا گرافن به توالی یابی دی ان ای کمک می کنند.

تفاوت اصلی میان نانولوله و نانوحفره، طول آنها است. دومی معمولا ۱۰ تا ۵۰ نانومتر طول دارد و نشتی در آن رخ می دهد. ازاین رو یک نانوحفره نشتی اجازه نمی دهد چیزی از آن عبور کند. از سوی دیگر، طول یک نانولوله برحسب میکرون (در محدوده ۱۰ به توان منفی ۶ متر) است و مانند یک لوله واقعی عمل می کند که قادر به انتقال مواد از میان موانع است.

پروفسور "شولمن" می گوید: ما یک لوله واقعی می سازیم که می تواند مواد را از یک غشاء عبور دهد و سپس یک طول میکرون یا بیشتر می تواند مواد را از راه یک مانع غشایی و سپس از راه یک مجرا به مکان نهایی در فاصله یک میکرون منتقل کند.

با این حال، نوع متفاوتی از نشتی در لوله های میکروسکوپی رخ می دهد، مشابه آنچه که در لوله کشی در دنیای واقعی هم مشاهده می کنید و سوراخ هایی در دیواره های لوله به وجود می آیند که می توانند سبب نشت مواد شوند.

پژوهشگران ادعا می کنند که نانولوله های ابداعی آنها از دیواره ها نشتی ندارند و باآنکه قطری در مقیاس نانو دارند، اما مسدود نمی شوند.

در طول این مطالعه، "یی لی"، یکی از پژوهشگران این مطالعه آزمایش جالبی را برای آزمایش ماهیت بدون نشتی این نانولوله ها انجام داد. او یک مایع فلورسنت را در داخل لوله پر کرد، انتهای آنرا درپوش گذاشت و سپس تغییر شکل لوله را با حرکت مایع مشاهده کرد. هیچ نشتی در طول این آزمایش رخ نداد. علاوه بر این، از آنجاییکه لوله ها از دی ان ای ساخته شده اند، پژوهشگران نشان دادند که این نانولوله ها توانایی خودترمیمی و خودآرایی را هم دارند.

محدودیت ها و آینده نانولوله ها

پروفسور "شولمن" پیشنهاد می دهد که برخی از گروه ها هم اکنون به دنبال نانولوله هایی جهت استفاده در دارورسانی هستند. آنها می توانند برای هدایت جریان مولکول ها یا یون ها بین سلول ها در بافت های مهندسی شده استفاده شوند. چنین نوع کاربردی می تواند برای رشد بافت ها در لابراتوار مانند برچسب های قلبی مهم باشد.

اگرچه کاربردهای نانولوله ها امیدوارکننده به نظر می رسند، اما هنوز به لابراتوار محدود می شوند. ازاین رو پیش از آوردن نانولوله ها به دنیای واقعی، تحقیقات بیشتر، مطالعات حیوانی و آزمایشات بالینی نیاز است.

هنگامی که از پروفسور "شولمن" در مورد محدودیت های این مطالعه پرسیده شد، اظهار داشت: یک نکته مهم اینست که ما فقط نشت را برای یک نوع مولکول با یک رنگ فلورسنت آزمایش کردیم. ما باید این روش را برای مولکول های دیگر هم تکرار نماییم تا در رابطه با انواع مولکول هایی که میتوان با آنها کار کرد، بیشتر بدانیم. ما همینطور انتظار داریم که اگر بخواهیم چیزی کوچکتر مانند یون ها را حمل نماییم، باید پوششی برای لوله ها بسازیم که هم اکنون درحال کار روی آن هم هستیم.

پژوهشگران حالا درحال برنامه ریزی برای ساخت شبکه های لوله کشی بزرگ با اتصال نانولوله ها بعنوان لوله و استفاده از نانوحفره ها بعنوان اتصالات آنها هستند.

نتایج این مطالعه در مجله Science Advances انتشار یافته است.




منبع:

1401/06/18
11:05:33
5.0 / 5
179
این مطلب را می پسندید؟
(1)
(0)

تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب
لطفا شما هم نظر دهید
= ۵ بعلاوه ۴