محققان برای تولید الیاف مناسب باندزخم از نیلوفرآبی الهام گرفتند - مجله آرنا

با ما همراه باشید و درباره وبلاگ هیچکس بیشتر بدانید.

به گزارش گروه فناوری مجله آرنا، یک جمله قصار چینی می گوید که ریشه های نیلوفر آبی ممکن است شکسته گردد، اما الیاف آن همچنان بهم پیوسته باقی می ماند. این جمله قدیمی چینی نشان دهنده ساختار منحصر به فرد و خواص مکانیکی الیاف نیلوفر است. ویژگی های مکانیکی برجسته الیاف نیلوفر آبی را می توان به ساختار مارپیچی منحصر به فرد آن ها نسبت داد؛ از این رو، این ساختار گزینه مناسبی برای الهام دریافت و طراحی الیاف مصنوعی است.

در پژوهشی که نتایج آن در مجله Nano Letters منتشر شده است، تیمی به سرپرستی پروفسور یو شوهونگ از دانشگاه علم و صنعت چین (USTC) وابسته به آکادمی علوم چین (CAS)، یک ساختار مارپیچی تقلیدی از الیاف نیلوفر آبی را ساختند. این ساختار مارپیچی از جنس سلولز باکتریایی (BC) نوعی الیاف هیدروژل با مقاومت بالا، سازگاری زیستی عالی، قابلیت کشش مناسب و مقاوم در برابر اتلاف انرژی است.

برخلاف هیدروژل مبتنی بر پلیمر، الیاف هیدروژل بیومتیمیک (BHF) براساس هیدروژل BC با شبکه های نانوالیاف سلولزی سه بعدی بوده که توسط باکتری ها تولید شده است. نانوالیاف سلولزی شبکه پیوند هیدروژن برگشت پذیری را ایجاد می کند که منجر به خواص مکانیکی منحصر به فرد می گردد.

محققان یک نیروی مماسی ثابت به هیدروژل در جهت سطح مقطع اعمال کردند. سپس دو طرف هیدروژل تحت نیرو های مماسی متضاد قرار دریافتد و تغییر شکل پلاستیک محلی ایجاد شد.

پیوند های هیدروژنی موجود در شبکه سه بعدی نانوالیاف سلولزی توسط نیروی مماسی شکسته شده و باعث چرخش مارپیچ نوار هیدروژل و لغزش و تغییر شکل شبکه می گردد. با حذف نیروی مماسی، پیوند های هیدروژن بین نانوالیاف دوباره ایجاد شده و ساختار مارپیچی الیاف دوباره باز می گردد.

این محصول جدید که از ساختار مارپیچی الهام گرفته شده از نیلوفر آبی ایجاد شده، مقاومت BHF در حد 116.3 J MJ m-3 دارد که بیش از 9 برابر بیشتر از الیاف هیدروژل سلولز باکتریایی غیرمارپیچ است. علاوه بر این، به محض کشیدن BHF، این ساختار تقریبا غیرقابل ارتجاع خواهد بود.

BHF با داشتن ترکیبی از خصوصیات مکانیکی برجسته و سازگاری زیستی عالی حاصل از سلولز باکتریایی، یک محصول حاوی الیاف هیدروژل با پتانسیل بالا است که برای مواد زیست پزشکی، به خصوص برای بخیه جراحی، گزینه ای ایده آل است.

در مقایسه با بخیه جراحی تجاری، BHF دارای قدرت مشابهی بوده، اما بافتی نرم مانند پوست دارد. قابلیت کشش BHF به آن اجازه می دهد تا انرژی ناشی از تغییر شکل بافت اطراف زخم را جذب کرده و به طور موثری از زخم در برابر پارگی محافظت کند.

علاوه بر این، ساختار متخلخل BHF به آن اجازه می دهد تا مولکول های کوچک مهم مانند آنتی بیوتیک ها یا ترکیبات ضد التهاب را جذب کرده و به صورت پایدار روی زخم ها آزاد کند. با طراحی مناسب، BHF می تواند گزینه ای مناسب برای بسیاری از کاربرد های پزشکی باشد.