استفاده از نانورشته های سلولز برای توسعه هیدروژل های خودترمیم شونده - وبلاگ سیمبیان

به گزارش وبلاگ سیمبیان، نتایج یافته های محققان نشان می دهد که چاپ سه بعدی هیدروژل خود ترمیم شونده برای فراوری حسگر های نرم و انعطاف پذیر قابل استفاده است.

به گزارش گروه دانشگاه وبلاگ سیمبیان، نتایج یافته های محققان نشان می دهد که چاپ سه بعدی هیدروژل خود ترمیم شونده برای فراوری حسگر های نرم و انعطاف پذیر قابل استفاده است.

الکترونیک نرم (SEs) فناوری است که از آن می توان برای توسعه سامانه های نظارت پوشیدنی استفاده کرد. الکترونیک نرم مشابه تمام سیستم های ساخته شده به صورت مصنوعی، در اثر اعمال فشار فیزیکی و شکستگی در معرض تخریب غیرمنتظره و غیر قابل برگشت است. از سوی دیگر، بسیاری از فرآیند های زیستی این ظرفیت را به دست آورده اند که پس از آسیب، خود را ترمیم نمایند. نمونه شاخص آن پوست انسان است که توانایی بازیابی قابلیت های الکترومکانیکی خود را پس از آسیب دارد.

هیدروژل ها که به عنوان حسگر های فشار نرم نیز شناخته می شوند، می توانند خود را سریع تر از بافت پوست ترمیم نمایند و در عین حال در شرایط واقعی زندگی نمایند. این هیدروژل ها نانوساختار های سه بعدی نرمی هستند که ممکن است مانند اجسام جامد در سطح ماکروسکوپی عمل نمایند و در عین حال اندازه زیادی مایع زیستی را حفظ نمایند و در نتیجه ماتریکس خارج سلولی طبیعی را شبیه سازی نمایند.

هیدروژل ها به علت مزایای گسترده خود برای استفاده در مقیاس بزرگ در کاربرد های زیستی از جمله استفاده در مهندسی بافت، تجویز دارو و پوست الکترونیکی مناسب هستند، اما به علت ساختار مولکولی مایع مانند آن ها، این ژل ها اغلب دارای کیفیت مکانیکی ناکافی هستند.

برای اینکه هیدروژل ها قابل چاپ و تزریق باشند، باید پیوند های عرضی موقت در ساختار آن ها وجود داشته باشد. وجود اتصالات عرضی موقت لازم است، زیرا پیوند های عرضی موقت رفتار نازک شونده برشی از خود نشان می دهند، خاصیتی که نمی توانید آن را در اتصالات عرضی دائمی پیدا کنید.

اتصالات عرضی موقت بعلاوه ممکن است رفتار پویایی مانند خود ترمیمی را به این ژل ها بدهد و آن ها را قادر می سازد تا ویژگی های اساسی خود را پس از آسیب بازگردانند و در نتیجه دوام بهتری داشته باشند.

با توجه به تحرک مولکولی سریع مرتبط با پیوند دینامیکی، چاپ هیدروژل های پویا در رشته های رشته ای قوی، بدون وقفه و مبتنی بر حفظ شکل همچنان یک مشکل است.

هر دو پیوند شیمیایی و فیزیکی ممکن است برای ایجاد هیدروژل برای ارائه ویژگی های دینامیکی استفاده شوند. با این حال، بر خلاف اتصالات فیزیکی، بیشتر پیوند های پویا دارای قابلیت های خودترمیمی غیرمستقل هستند. با این وجود، سنتز ایمین یک رویکرد امیدوارنماینده برای ایجاد هیدروژل های خود ترمیم شونده قابل چاپ سه بعدی و سازگار است.

ترکیبات آلدهید در پلی ساکارید ها ممکن است به وسیله اکسیداسیون پریودات برای ساخت هیدروژل ایمین ایجاد شوند. با این حال، این اکسیداسیون وزن مولکول را در ماتریس پلیمری کاهش می دهد. در نتیجه این کاهش وزن، هیدروژل های فراوری شده شنماینده و برای استفاده عملی نامناسب هستند. یکی از راه های مقابله با این معضل و فرموله کردن یک هیدروژل خودبازیابی برای اهداف عملی انسانی، به حداقل رساندن اکسیداسیون است. به طور متناوب، نانو رشته هایی با گروه های آلدهیدی ممکن است به یک ماتریس پلیمری مبتنی بر گروه های آمین وارد شوند تا فراوری ایمین را افزایش دهند. محققان ابتدا گروه های آلدهیدی را در نانو رشته های سلولز (CNs) فراوری کردند. این امر با ایجاد یک هیدروژل دینامیک مبتنی بر نانو پلی ساکارید ایمین با ترکیب کربوکسیل متیل کیتوزان (CMC)، نانو رشته های کیتین (ChNs) و نانو توده های سلولز قبلاً اکسید شده (OCNs) دنبال شد. به عنوان نتیجه مستقیم برهمکنش های ایمین بین هر دو گروه آمینه ChNs و CMC و گروه های مبتنی بر آلدهید، انتظار می رود که کامپوزیت نانوهیبرید حاصل پاسخ دینامیکی و ویژگی های مکانیکی برتر و بعلاوه بهبود پایداری را نشان دهد. با ترکیب سه پیوند دینامیکی مجزا: هیدروژن، ایمین، و پیوند های هماهنگی کاتکولاتو-فلز (CMCBs)، محققان یک هیدروژل خودبازیابی شونده پویا قابل چاپ سه بعدی ایده آل برای اهداف سنجش کرنش نرم ایجاد کردند.