بسپار پایش پارس: محققان موفق شده اند تا پوست دومی تولید کنند که با استفاده از نانو لوله های کربنی و یک رویه پلیمری، از بدن در مقابل عوامل مخرب بیرونی محافظت می نماید.
پژوهشگران و محققان موفق شدند تا با استفاده از نانولوله‌های کربنی و نوعی پلیمر، پوستی محافظ بسازند که این توانایی را دارد که بدن را در برابر عوامل آسیب زا و بیماری زای بیرونی محافظت نماید. تولید پوست دوم از نانولایه های پلیمری برای محافظت بدن در مقابل عوامل خارجی پس از شیوع ویروس کووید-19 بیش از هر زمانی ضروری می نماید.
حوادثی چون شیوع پاندمی کرونا در سراسر جهان، و یا استفاده از سلاح های شیمیایی در جنگ ها و … ضرورت وجود یک پوست دوم جهت محافظت از بدن انسان را به سهولت به اثبات می رساند. ایمنی پرسنلی که به تجهیزات حفاظتی متکی اند، هنوز به مرحله مطلوبی نرسیده است. به عنوان مثال ، قابلیت تنفس پذیری (یعنی انتقال بخار آب از بدن پوشنده تجهیزات به دنیای خارج) در لباسهای نظامی محافظ برای جلوگیری از فشار روانی و فرسودگی سربازان در هنگام انجام مأموریت ها در محیط های آلوده از اهمیت زیادی برخوردارست. اما همان مواد (جاذبها یا لایه های مانع) که در پوشاک فعلی عمل محافظت را انجام می دهند، از جریان پذیری هوا نیز جلوگیری می کنند و این یک معضل بزرگ می باشد، که در این تحقیقات به پرداخته شده و حل گردیده است.
که به منظور محافظت از پوشیدگان در برابر عوامل جنگی بیولوژیکی و شیمیایی طراحی شده است. از این نوع مواد می توان در محیط های کلینیکی و پزشکی نیز استفاده کرد. این کار به تازگی بصورت آنلاین در منتشر شده است و نشان دهنده اتمام موفقیت آمیز فاز اول این پروژه است که توسط آژانس کاهش تهدید دفاعی از طریق مواد چند منظوره پویا برای برنامه دوم پوست “D [MS] 2” تأمین می شود.
برای حل این مشکل، یک تیم تحقیقاتی از مجموعه چند مووسسه و دانشگاه به رهبری آزمایشگاه ملی لورنس، تشکیل شد و آنها توانستند پارچه ای هوشمند و با قابلبت تنفس طراحی نمایند، که مانند پوست دومی را برای مراقبت و محافظت از بدن در برابر عوامل شیمیایی و میکروبی بیرونی عمل می نماید. هر چند این پارچه هوشمند و دارای قابلیت نقل و انتقال هوا، برا جلوگیری تعرق بدن،برای سربازان در محیط های شرجی ساخته شده است، اما می توان از آن در کاربردها کلینیکی و پزشکی نیز استفاده کرد. این پروژه به تازگی در به صورت آنلاین در مجله Material Advanced Functional به نشر رسیده است و از اتمام موفقیت آمیز فاز نخست این پروژه موسوم به “پوست دوم” که توسط آژانس کاهش تهدیدات دفاعی از طریق مواد چندمنظوره حمایت می شود، خبر می دهد.
“فرانچسکو فورناسریو-Francesco Fornasiero”، از محققان ارشد این پروژه می‌گوید: “ما دراین تحقیقات یک ماده هوشمند را عرضه کردیم که با ترکیب دو عنصر کلیدی مورد نیاز یعنی قابلیت تنفس پذیری و خصوصیات محافظتی را توامان داراست. این پارچه هوشمند از یک لایه غشای پایه، شامل میلیاردها منافذ نانولوله کربن تراز شده و یک لایه پلیمر پاسخگو به تهدید که بر روی سطح غشا، پیوند زده می شود، تشکیل شده است.”
این نانولوله های کربنی (سیلندرهایی با قطر بیش از 5000 برابر کوچکتر از موی انسان) می توانند به راحتی مولکول های آب را از طریق فضای داخلی خود حمل کنند و در عین حال همه تهدیدات بیولوژیکی را نیز مسدود کنند ، که نمی توانند در منافذ ریز قرار گیرند. این یافته کلیدی قبلا در Advanced Material ها منتشر شده بود.
وی در ادامه و در تشریح چگونگی کارکرد این پوست مصنوعی می افزاید: “نانولوله‌های کربنی به مولکول‌های آب اجازه ورود داده و در عین حال مانع از ورود عوامل زیستی تهدید کننده می‌شوند، عواملی که نمی‌توانند از حفره‌های نانولوله‌های کربنی عبور کنند.”
این گروه تحقیقاتی نشان دادند که نرخ انتقال بخار آب از میان نانولوله‌های کربنی با کاهش قطر نانولوله‌ها، کاهش می‌یابد. البته حتی برای نانولوله‌های کربنی با قطر بسیار کم هم نرخ عبور آب بالا است؛ بنابراین، می‌توان با این نانولوله‌ها پوست دوم با قابلیت تنفس‌پذیری بالا تولید کرد.
بر خلاف عوامل بیماری‌زا که از نظر اندازه قابلیت گذشتن از غشای نانولوله های کربنی را ندارند، مواد شیمیایی خطرناک به قدری کوچک هستند که از میان نانولوله‌ها عبور می‌کنند، از همین روست که که لایه محافظ پلیمری را به کار بستیم، که این لایه درصورت وجود عوامل تهدید کننده، به‌صورت موقتی حفره‌ها را بلوک می‌کند و از انتقال مواد شیمیایی به داخل تجهیزات محافظتی نیروهای نظامی جلوگیری می نماید.
“تیموتی سوآگر – Timothy Swager” همکار در مووسسه فناوری ماساچوست که پلیمر پاسخگوی هوشمند به تهدیدات را تولید کرده است، می گوید: “این لایه پویا با مواد کاملا هوشمندانه برخورد می کند و با تشخیص نوع ذرات تنها در زمانی و مکانی اقدام به مسدودسازی نانولوله های فوق العاده کوچک می نماید که متوجه شود، آن ذرات در زمره ی تهدیداتی چون ارگانوفسفات ها که در گاز مرگبار سارین وجود دارند، قرار دارند.”
کندرا مک کوی ، مدیر برنامه DTRA که نظارت بر این پروژه را دارد ،می گوید: “ایمنی جنگجویان ، پرسنل پزشکی و اولین پاسخ دهندگان در حین انجام عملیات طولانی مدت در محیط های خطرناک ، به تجهیزات محافظ شخصی متکی است و حالا این تجهیزات، با پیشرفت اخیر نه تنها از این نیروها محافظت می کند بلکه می تواند تنفس نیز بکند و راحتی بیشتری را برای آنها به ویژه در محیط های خشن به بار آورد. .”
وی می افزاید: “برنامه DTRA Second Skin برای رفع این نیاز با پشتیبانی از تولید مواد جدیدی که به طور مستقل با محیط سازگار شده و حداکثر راحتی و حفاظت را برای ساعتهای زیادی به حداکثر می رسانند ، طراحی شده است.”
مرحله یا فاز بعدی این پروژه، توسعه این پوست دوم به‌گونه‌ای است که برای عوامل شیمیایی مختلف دیگر نیز عملکرد مراقبتی داشته باشد و به از نظر ساختار و عملکرد نیز به پوست واقعی تشابه بیشتری داشته باشد.
لازم به ذکرست که در سنوات اخیر، این تنها پروژه ای نیست که به دنبال تولید پوست دوم از نانولایه های پلیمری برای محافظت بدن در مقابل عوامل خارجی نظیر عوامل شیمیایی یا میکروبی نیست و تا به حال انواع و اقسام پوست های مصنوعی برای کمک به مصارف پزشکی توسط پژوهشگران تولید شده است.
بدون نظر