به گزارش خبرنگار علم و فناوری ایسکانیوز؛ هیدروژل‌ها یک ماده مناسب و ایده‌آل برای واسط الکترونیک با بافت زنده نرم، قابل کشش و آب‌دوست به شمار می‌آیند. در مقابل، نیمه‌هادی‌ها، مواد کلیدی برای وسایل الکترونیک زیستی مانند ضربان‌سازها، حسگرهای زیستی و دستگاه‌های تحویل دارو، شکننده و آبگریز هستند و باعث می‌شوند که آنها در نحوه ساخت هیدروژل‌ها به طور سنتی حل شوند.
دستیابی به موفقیت در بیوالکترونیک
در یک مطالعه جدید که در مجله ساینس منتشر شده است، دانشمندان دانشکده مهندسی مولکولی دانشگاه شیکاگو با نوآوری در ایجاد هیدروژل‌ها برای ساختن یک نیمه‌هادی قدرتمند به شکل هیدروژل، بر این مانع دیرینه غلبه کرده‌اند. گروه تحقیقاتی پروفسور «سیهونگ وانگ»، یک ژل ابداع کرده است که مانند چتر دریایی در آب قرار می‌گیرد، اما توانایی نیمه‌هادی عظیم مورد نیاز برای انتقال اطلاعات بین بافت زنده و وسایل الکترونیک را حفظ می‌کند.
خواص و کاربردهای مواد جدید
این ماده مدول‌های سطح بافت را به اندازه ۸۱ کیلو پاسکال نرم، کشش ۱۵۰ درصد کرنش را نشان داد. این بدان معنی است که آنها - نیمه‌هادی و هیدروژل - را برای یک رابط بیوالکترونیک ایده‌آل می‌کند.
محققان می‌گویند: هنگام ساخت دستگاه‌های بیوالکترونیک قابل کاشت، یکی از چالش‌هایی که باید به آن بپردازید، ایجاد دستگاهی با خصوصیات مکانیکی بافت مانند است. از این طریق، هنگامی که مستقیماً با بافت ارتباط برقرار می‌شود، می‌توانند با هم تغییر شکل دهند و همچنین یک رابط زیستی بسیار صمیمی را تشکیل دهند.
این خاصیت مکانیکی بسیار نرم و درجه زیاد هیدراتاسیون این ماده آن را شبیه به بافت زنده کرده است. این هیدروژل همچنین بسیار متخلخل است، بنابراین امکان انتقال کارآمد از انواع مختلف تغذیه و مواد شیمیایی را فراهم می‌کند. تمام این صفات برای ایجاد هیدروژل احتمالاً مفیدترین ماده برای مهندسی بافت و تحویل دارو هستند.
روش معمولی برای تهیه هیدروژل، تهیه یک ماده، حل آن در آب و اضافه کردن مواد شیمیایی ژل برای پف کردن مایع جدید به شکل ژل است. برخی از مواد به سادگی در آب حل می‌شوند و برخی دیگر به محققان نیاز دارند که روند را اصلاح کنند و شیمیایی را اصلاح کنند، اما مکانیسم اصلی یکسان است: هیدروژل بدون آب.
با این حال، نیمه‌هادی‌ها معمولاً در آب حل نمی‌شوند. از این رو تیم تحقیقاتی به جای حل کردن نیمه‌هادی‌های موجود در آب، آنها را در یک حلال آلی که با آب قابل قبول است، حل کردند. سپس یک ژل از نیمه‌هادی‌های حل شده و پیش‌سازهای هیدروژل تهیه کردند. ژل آنها در ابتدا ارگانوژل بود، نه هیدروژل.
محققان می‌گویند: برای اینکه سرانجام آن را به یک هیدروژل تبدیل کنیم، کل سیستم مادی را به داخل آب غوطه‌ور کردیم تا اجازه دهیم حلال آلی از بین برود و اجازه دهد آب وارد شود. یک مزیت مهم از چنین روش مبتنی بر حلال، کاربرد گسترده آن در انواع مختلف نیمه‌هادی‌های پلیمری با عملکردهای مختلف است.
نیمه‌هادی هیدروژل که این تیم ثبت اختراع کرده، ماده‌ای است که همزمان نیمه‌هادی و هم هیدروژل است و هم دارای ویژگی‌های نیمه‌هادی و هم ویژگی‌های هیدروژل است. با این حال، بر خلاف هر هیدروژل دیگر، مواد جدید در واقع عملکردهای بیولوژیکی را در ۲ حوزه بهبود می‌بخشد و نتایج بهتری نسبت به هیدروژل یا نیمه‌هادی ایجاد می‌کند.
اول، داشتن یک پیوند ماده بسیار نرم به طور مستقیم با بافت، پاسخ‌های ایمنی را کاهش می‌دهد و التهاب به طور معمول هنگام کاشت دستگاه پزشکی باعث می‌شود.
دوم، از آنجا که هیدروژل‌ها بسیار متخلخل هستند، مواد جدید پاسخ زیست سنجش بالا و اثرات قوی‌تری را امکان‌پذیر می‌کنند. در نتیجه حساسیت بالاتری دارند و این مزایا آنها را برای ضربان‌سازهای سبک یا پانسمان زخم پرکاربرد می‌کند؛ پانسمان‌هایی که با تابش نور گرم‌تر می‌شوند تا به سرعت بهبودی زخم کمک کنند.
انتهای پیام/
نظر شما