هيدروژل‌هايي كه خشك نمي‌شوند

به گزارش ايرنا از پايگاه اطلاع رساني معاونت علمي و فناوري رياست جمهوري، در نظر بگيريد كه يك قالب از ژله خوراكي را بر روي يك بشقاب گذاشته و براي مدتي نه چندان طولاني بر روي پيشخوان آشپزخانه قرار دهيد آنچه بعد از يك يا دو روز مشاهده مي كنيد اين است كه تمام آب ژله تبخير شده و ديگر هيچ اثري از اين ماده شيرين خوراكي وجود ندارد. اين پديده در هيدروژل‌هايي كه بخش اعظم ساختار آن از آب تشكيل مي شود نيز به صورت مشابه اتفاق مي افتد.
اما محققان دانشگاه MIT، اخيرا موفق به يافتن روش‌هايي براي جلوگيري از خشك شدن اين هيدروژل‌ها شدند تا با اين تكنيك بتوانند لنزهاي تماسي توليد كنند كه در اثر دور ماندن از محيط مرطوب و به مدت طولاني، خشك نشوند. علاوه بر اين، بتوانند با استفاده از اين ژل هاي خشك نشدني، دستگاه‌هاي ميكرو سيال چسبناك، بيو الكترونيك‌هاي انعطاف پذير و حتي پوست‌هاي مصنوعي را طراحي و توليد كنند.
از اين رو روشي براي اتصال قوي هيدروژل‌ها به مواد الاستيكي ابداع كردند. پليمرهاي الاستومتر همچون لاستيك و سيليكون، مانند هيدروژل‌ها چسبنده هستند اما نسبت به آب نفوذ ناپذيرند و نمي توانند آب را جذب كنند. بنابراين در صورتي كه پوشش‌هاي هيدروژل با يك لايه نازك از مواد الاستيكي پوشانده شوند، اين پوشش يك مانع براي به دام انداختن آب ايجاد مي‌كند و ژل را مرطوب، انعطاف پذير و محكم نگه مي دارد. نتايج اين تحقيق كه در مجله Nature Communications منتشر شده است حاكي از الهام محققان براي طراحي هيدروژل ها طبق مشخصاتي از پوست انسان است. در پوست طبيعي، يك لايه پوست خارجي به نام 'اپيدرمي' روي يك لايه از عروق داخلي به نام 'درمي' قرار مي گيرد. اپيدرم همچون يك سپر محافظ است و از عروق و شبكه اعصاب به خوبي مراقبت مي‌كند. همچنان كه مي‌تواند از خشك شدن ماهيچه‌ها، عضلات و اندام‌هاي داخلي بدن جلوگيري كند.
اما چالشي كه در طراحي و ساخت اين هيدروژل‌هاي الهام گرفته از پوست انسان، وجود داشت مقاومت مواد الاستومتر براي تركيب با هيدروژل‌ها بود. بيشتر الاستومترها آب گريز هستند و عملا با هيدروژل كه مقدار زيادي آب در ساختار آن وجود دارد، تمايلي به تشكيل تركيب ندارند. از اين رو بايد از يك عامل شيميايي خارجي براي تشكيل پيوند بين اين دو ماده استفاده مي شد كه بنزو فنون نام داشت و از طريق اشعه UV فعال مي شود. بعد از فرو بردن يك ورق نازك از الاستومترها در داخل محلول بنزو فنون، اين ماده را با صفحه اي از هيدروژل محصور كردند و سپس مجموعه را تحت تابش اشعه UV قرار دادند. بعد از گذشت 48 ساعت در محيط خشك آزمايشگاهي، محققان دريافتند كه وزن مواد هيبريدي تغييري نكرده است و هيدروژل به اندازه كافي مرطوب مانده است.
از طرف ديگر بايد گفت كه نيروي مورد نياز براي جدا كردن اپيدرم (ماده الاستيكي) از درم( هيدروژل) مصنوعي و ساخته شده، 1000 ژول بر متر مربع يا حتي مقداري بالاتر بود. اين نيرو بسيار بيشتر از نيروي لازم براي جدا كردن اين دو لايه در پوست طبيعي است به علاوه كه اين مواد را مي توان تا 7 برابر طول اوليه خود كشيد بدون اينكه به باندهايشان آسيبي برسد.
اين گروه تحقيقاتي، در آزمايشات آينده خود درصدد ايجاد يك ميكرو سيال چسبنده به عنوان پانسمان و براي انتقال مستقيم دارو از طريق پوست هستند.
از نتايج اين پژوهش به وضوح بر مي آيد كه لنزهاي چشمي، كه يكي از پر هزينه ترين و حساس ترين ابزارهاي پزشكي هستند، مي توانند با اين روش بدون هيچ مايع نگه دارنده اي مدت ها مرطوب باقي بمانند و از طرف ديگر با قرار گرفتن آنها در داخل چشم به مدت زمان طولاني، بافت چشم آسيبي نخواهد ديد و رطوبت به اندازه كافي در محيط چشم فراهم خواهد بود.
از طرف ديگر بافت هاي فرسوده يا از دست رفته ي پوست كه عموما در جراحات رانندگي و آتش سوزي ايجاد مي شوند نيز با كمك چنين پوست هاي مصنوعي ترميم شده و تا ميزان زيادي اين آسيب ها را مي پوشانند.
علمي **1311**1440