راهبردی برای تولید داربست‌های سه بعدی با استفاده از خودآرایی

راهبردی برای تولید داربست‌های سه بعدی با استفاده از خودآرایی

بنیاد ملی علم مبلغ 404000 دلار حمایت مالی به ژوزف مک کارتی از دانشگاه پترزبورگ اعطا کرده است. هدف از این کار، تحقیقات در حوزه خودآرایی مواد و تولید ساختارهای پیچیده است.
خودآرایی مواد، پدیده‌ای است که در آن قطعات مختلف یک سیستم به صورت خود به خودی، آرایش پیدا کرده و در نهایت ساختاری سازمان‌دهی شده ایجاد می‌شود. این فرآیند شبیه به چیدمان مگنت‌ها کنار هم و ایجاد یک ساختار (خانه، کلبه، ماشین و غیره) است. در مقیاس نانو، ذرات می‌توانند به صورتی تغییر شکل دهند که در نهایت منجر به تولید ساختارهایی پایدار شوند. نانوذرات می‌توانند واحدهای سازنده این ساختارها باشند. این نانوذرات در حالت عادی از یک حرکت تصادفی به نام حرکت براونی برخوردار هستند.
اما ذرات بزرگتر را نمی‌توان به این سادگی‌ها دستکاری کرد. بنابراین، نانوذرات پتانسیل بالاتری برای دستکاری و ایجاد خودآرایی دارند. به همین دلیل است که در سال‌های اخیر محققان به سراغ فناوری‌ نانو رفته‌اند تا از آن برای ایجاد ساختارهای بزرگتر با کمک خودآرایی استفاده کنند.
مک کارتی می‌گوید: «تولید ساختارهای بزرگتر با کمک خودآرایی در صورتی که با دست انجام شود، بسیار زمان‌بر است. بسیاری از محققان با استفاده از سعی و خطا در این مسیر پیش می‌روند، اما ما تلاش کردیم که از فرموله کردن برای ایجاد خودآرایی استفاده کنیم.»
نانوذرات به دلیل حرکت براونی پتانسیل بالایی برای خودآرایی دارند، در حالی که ذرات درشت‌تر به دلیل وزن و حجمشان به سختی نسبت به خودآرایی پاسخ می‌دهند. این گروه تحقیقاتی تلاش داشته تا از ذرات درشت برای خودآرایی استفاده کند.
مک کارتی می‌گوید: «سل‌ها تقریباً 10 میکرونی هستند. اگر شما از راهبردهای رایج برای تشکیل داربست‌های بافتی استفاده کنید، حفره‌های ایجاد شده بسیار کوچک خواهد شد و سلول نمی‌تواند وارد آن شود. این روشی که ما ارائه کردیم، امکان تولید داربست‌هایی با حفره‌های بزرگ را فراهم می‌کند؛ بنابراین، سلول‌ها را می‌توان درون آن‌ها قرار داد.»
از این روش می‌توان در میکروالکترونیک، باتری‌ها و خازن‌های با ظرفیت بالا با وجود ساختارهای سه بعدی متخلخل استفاده نمود. این روش می‌تواند برای تولید این محصولات، مواد اولیه ایجاد کند.