در این شماره می‌خوانید: جداسازی نفت و آب با کمک فناوری‌نانو، استفاده از ویروس‌ها در افزایش کارایی پیل‌های خورشیدی، بهبود تصویربرداری با استفاده از نانولوله‌های کربنی فلورسانس، بهبود باتری‌ها قابل شارژ با استفاده از نانوذرات، تولید واکسن اسهال گاوی با استفاده از فناوری نانو، هدفگیری تومورها با نانوذرات دارای عبایی قابل حذف، تولید پروتامین مصنوعی برای کمک به بیداری بیماران از بیهوشی و تصویربرداری نانومقیاس برای درمان MS

جداسازی نفت و آب با کمک فناوری‌نانو

نفت و آب باهم مخلوط نمی‌شوند، اما آنها می‌توانند به شدت در هم فرو روند. محققان دانشگاه میشیگان فیلتری ساخته‌اند که این دو ماده را به خوبی و به سرعت از هم جدا می‌کند.
این دانشمندان یک روکش نانولوله کربنی به ضخامت 10 میکرون روی توری فولاد ضدزنگ بسیار ریز خود ایجاد کردند. این یک ساختار لانه زنبوری بسیار عالی است که آب را دفع می‌کند، اما به مواد آلی نظیر نفت اجازه عبور می‌دهد.
این گروه تحقیقاتی برای آزمایش این فیلتر، امولسیونی از آب و بنزین روی آن ریخت. بعد از گذشت مدت زمانی نفت از این فیلتر عبور کرد، در حالی که آب باقی مانده بود.
چنین فناوری می‌تواند به تصفیه نفت از شن‌های نفتی کانادا که آلوده به مقادیری از آب نمکی خورنده هستند، کمک کند. همچنین آن را می‌توان برای بازیافت نفت از پسماند مخازن اقیانوس‌پیماها استفاده کرد. این فناوری حتی ممکن است برای تمیز کردن نفت داخل موتور ماشین‌تان نیز استفاده شود.

استفاده از ویروس‌ها در افزایش کارایی پیل‌های خورشیدی

گروهی از محققان موسسه فناوری ماساچوست با استفاده از ویروس‌های کوچک و بهره‌گیری از توانایی آنها در آرایش دقیق، روش جدیدی برای افزایش بهره تبدیل انرژی در پیل‌های خورشیدی یافته‌اند.
تحقیق جدید محققان MIT مبتنی بر این واقعیت است که نانولوله‌های کربنی می‌توانند بهره جمع‌آوری الکترون‌ها از سطح پیل‌های خورشیدی را افزایش دهند. با این حال تلاش‌های قبلی برای استفاده از نانولوله‌ها با مشکل مواجه بوده است.
تمایل نانولوله‌ها به تجمع کنار یکدیگر است که این امر کارایی آنها را کاهش می‌دهد. اینجاست که ویروس‌ها به‌کار می‌آیند. این محققان دریافتند که نوع تغییریافته‌ای از یک ویروس به نام M13 با جدا نگهداشتن نانولوله‌ها از یکدیگر، از ایجاد اتصال کوتاه در مدار پیل خورشیدی جلوگیری کرده و از تجمع نانولوله‌ها ممانعت به‌عمل می‌آورد.
با افزودن ساختارهای حاوی ویروس ذکر شده، بهره تبدیل انرژی پیل خورشیدی حدود یک سوم بهبود یافته و از 8 درصد به 6/10 درصد افزایش یافت.

بهبود تصویربرداری با استفاده از نانولوله‌های کربنی فلورسانس


توسعه داروها برای مقابله یا درمان بیماری‌ها اغلب نیازمند فاز تست روی موش‌ها است. برای این کار باید بتوان نگاه دقیقی به‌درون بدن موش زنده انداخت. با رنگ‌های فلورسانس فعلی، تنها می‌توان چند میلیمتر زیر پوست را مشاهده کرد. اخیرا پژوهشگران دانشگاه استنفورد موفق شدند با استفاده از نانولوله‌های کربنی فلورسانس، روشی برای تصویربرداری از درون بدن موش‌ها ارائه کنند که با آن می‌توان تا عمق چند سانتیمتری درون بدن موش را مشاهده کرد. وضوح تصویر در این روش نسبت به روش‌های رایج بسیار بالاتر است.
پژوهشگران نانولوله‌های کربنی تک جداره را به‌درون بدن موش تزریق کردند و به‌محض تزریق، توانستند ببینند که نانولوله‌ها توسط جریان خون به ارگان‌های درونی رفتند. این نانولوله‌های فلورسانس به پرتوی مستقیم لیزر پاسخ می‌دهند و یک دوربین با ضبط امواج مادون قرمز نشر یافته از نانولوله‌ها، عمل تصویربرداری را انجام می‌دهد. با اتصال دارو به نانولوله‌های کربنی، محققان می‌توانند پیشرفت دارو را در بدن موش مشاهده کنند.

بهبود باتری‌ها قابل شارژ با استفاده از نانوذرات


اخیرا پژوهشگران دانشگاه ایلینویز راهکاری ارایه کرده‌اند که با استفاده از آن می‌توان سرعت شارژ باتری را افزایش داد بدون این که ظرفیت ذخیره‌سازی آن کاهش یابد. با این روش در طول مدت تنها 2 دقیقه می‌توان تا 90 درصد ظرفیت یک باتری یون لیتیم را شارژ کرد. در این راهکار از نانوساختارهای سه بعدی به‌عنوان کاتد استفاده می‌شود.
استفاده از نانوذرات، هدایت الکتریکی را افزایش می‌دهد و سرعت حرکت یون‌ها از یک الکترود به الکترود دیگر افزایش می‌یابد.
این باتری‌ها دانسیته انرژی بیشتری نسبت به بنزین ایجاد می‌کنند. با این کار خودروهای مجهز به این باتری‌ها می‌توانند مسافت‌ها طولانی‌تر را بپیمایند اما شارژ این باتری‌ها کمی طولانی و زمان‌بر است.

تولید واکسن اسهال گاوی با استفاده از فناوری نانو


محققان استرالیایی با استفاده از فناوری نانو یک واکسن جدید برای محافظت از گاوها در برابر ویروس BVDV تولید کرده‌اند. این ویروس سالیانه ده‌ها میلیون دلار به صنعت گاوداری استرالیا خسارت وارد می‌کند.
این واکسن که از سوار کردن یکی از پروتئین‌های ویروس روی نانوذرات به‌دست می‌آید، می‌تواند پاسخ ایمنی مناسبی در برابر بدترین و خسارت‌بارترین بیماری در این صنعت ایجاد نماید.
گروهی از دانشمندان نشان داده‌اند که می‌توان بدون استفاده از هر عامل کمکی دیگری، از نانوفرمولاسیون جدید به‌عنوان واکسن موثری در برابر این ویروس استفاده کرد.
واکسن تولید شده از نانوذرات به‌عنوان حامل‌های رسانشی استفاده کرده و این قابلیت را دارد که به‌شکلی آسان‌تر و موثرتر از واکسن‌های موجود مورد استفاده قرار بگیرد.
این واکسن بسیار هیجان‌آور است، زیرا حفاظت بهتری در برابر ویروس ایجاد کرده و می‌توان آن را به‌مدت طولانی در دمای اتاق نگهداری کرد.

هدفگیری تومورها با نانوذرات دارای عبایی قابل حذف


محققان موسسه ماساچوست، یک نانوذره دارورسان طراحی کرده‌اند که خصیصه اشتراکی موجود در تقریباً تمام تومورها (آنها اسیدی‌تر از بافت‌های سالم هستند) را به‌کار می‌گیرد. چنین ذراتی می‌توانند تقریباً هر نوع توموری را هدفگیری کنند و برای حمل هر نوع دارویی طراحی گردند.
این نانوذرات جدید دارای یک عبا از لایه پلیمری هستند که آنها را از تخریب شدن توسط جریان خون حفظ می‌کند. این لایه خارجی بگونه‌ای طراحی شده است که بعد از ورود به محیط اسیدی‌تر نزدیک به تومور از نانوذره جدا شود. این باعث پدیدار شدن لایه دیگری می‌شود که قادر به نفوذ در سلول‌های منفرد توموری است.
درونی‌ترین لایه این نانوذرات می‌تواند پلیمری باشد که یک داروی سرطانی را حمل می‌کند، یا یک نقطه کوانتومی که برای تصویربرداری استفاده می‌شود، یا تقریباً هرچیز دیگری که طراح می‌خواهد آنرا به محل تومور برساند.

تولید پروتامین مصنوعی برای کمک به بیداری بیماران از بیهوشی


نانوسامانه‌های جدیدی ایجاد شده‌اند که می‌توانند بدون خطر ایجاد واکنش‌های حساسیتی، به بیدار شدن بیماران از بیهوشی کمک کنند.
در طول فرایند جراحی به بیماران هپارین داده می‌شود تا خون بیمار را رقیق کرده و از ایجاد لخته جلوگیری کند. پس از اتمام جراحی باید هپارین از بدن خارج شود تا بیمار از بیهوشی خارج شود. در حال حاضر این کار با استفاده از پروتامین صورت می‌گیرد که یک محصول طبیعی استخراج شده از حلزون صدف‌دار است. پروتامین می‌تواند اثرات جانبی بسیار شدیدی در برخی بیماران ایجاد کند.
مولکول‌هایی که اخیرا سنتز شده‌اند، می‌توانند خودآرایی کرده و ذراتی با اندازه مولکول پروتامین ایجاد کنند. این ساختارهای خودآرا چندین محل فعال برای اتصال به هپارین دارند.
نتایج مطالعات اولیه‌ای که با استفاده از این مولکول‌ها صورت گرفته است، نشان می‌دهد که کارایی این ساختارهای نانومقیاس در خارج کردن هپارین از بدن همانند کارایی پروتامین است.

تصویربرداری نانومقیاس برای درمان MS


نتایج آزمایش‌های محققان در دانشگاه کالیفرنیا ممکن است منجر به ارائه روش‌های جدیدی برای شناسایی و تشخیص بیماری – و احتمالا درمان- بافت‌های پاتولوژی شود. این بافت‌ها نقطه آغازی بر بیماری تکثیر سکلروزیس (MS) و بیماری های مشابه هستند.
پژوهشگران با مطالعه روی غلاف میلین، ماده سفید چربی که غلاف بعضی اعصاب را در بیماری MS میپوشاند، توانستند روش تازه‌ای برای تصویربرداری نانومتری ارائه کنند.
هرگونه آسیب ساختاری یا مولکولی به این غلاف منجر به کاهش بازده عبور سیگنال‌ها می‌گردد. این مسئله باعث بروز بیماری‌های نظیر MS می‌شود.
پژوهشگران دریافته‌اند که در مقیاس مولکولی، که عموما مقیاس نانوسکوپی گفته می‌شود، چه اتفاقی می‌افتد.
محققان توضیح داده‌اند که چگونه با استفاده از تصویربرداری فلورسانس و دیگر روش‌ها موفق به مشاهده کلونی‌‌هایی شده‌اند که سازنده اصلی غشاء هستند. و احتمالا مسئول تشکیل ضایعات روی غلاف هستند.
آنها به یافته‌هایی رسیدند که می‌تواند مسیر تشخیص سریع بیماری‌هایی نظیر MS را هموار کند.

منبع: باشگاه نانو