Biyomedikal Uygulamalar İçin Süperhidrofobik ‘Nanoflower’

Bitki yapraklarının doğal olan süper bir gücü var. Süperhidrofobik yüzey olarak adlandırılan bu özellik yaprakların kendilerini toz parçacıklarından arındırmasını sağlar. Bu tür doğal tasarımlardan ilham alan Texas A&M Üniversitesi’nden bir araştırma ekibi, biyomedikal alana fayda sağlamak için bir yüzeyin hidrofobikliğini kontrol etmenin yenilikçi bir yolunu geliştirdi.

Akhilesh K. Gaharwar’ın Biyomedikal Mühendisliği Bölümü’ndeki laboratuvarı, biyomalzemede, çipte laboratuarda kan dahil olmak üzere biyomedikal alanda yaygın uygulamalara sahip olabilecek nanomalzemelere atomik kusurları ekleyerek “lotus etkisi” geliştirdi.

Süperhidrofobik malzemeler, cihazların kendi kendini temizleme özelliği için yaygın olarak kullanılmaktadır. Bununla birlikte, mevcut malzemeler, çalışacak yüzeyin kimyasında veya topografisinde değişiklik yapılmasını gerektirir. Bu, süperhidrofobik malzemelerin kullanımını sınırlar.

Gaharwar, “Hidrofobik yüzeyler tasarlamak ve ıslatma davranışını kontrol etmek, uzun zamandır büyük bir ilgi gördü, çünkü kendi kendini temizleme yeteneğini sağlamada önemli bir rol oynadı.” dedi. “Ancak, bazı biyomedikal ve biyoteknolojik uygulamalarda, yüzeyin ıslanma davranışını istendiği gibi kontrol etmek için sınırlı biyo-uyumlu yaklaşımlar vardır.” şeklinde konuştu.

Texas A&M tasarımı, yüzeyi ıslanmaya karşı korumak için iki boyutlu (2D) atomik katmanların ‘nano-çiçek benzeri’ bir düzeneğini benimsemiştir. Ekip yakın zamanda Chemical Communications’da yayınlanan bir çalışma yayınladı. 2D nanomalzemeler, ultra ince nanomalzeme sınıfıdır ve araştırmalarda büyük ilgi görmüştür. Gaharwar’ın laboratuarı, nanoelektronik, optik sensörler, yenilenebilir enerji kaynakları, kataliz ve yağlama konusunda çok büyük potansiyel sergileyen, ancak biyomedikal uygulamalar için araştırılmamış yeni bir 2D nanomalzemeler sınıfı olan 2D molibden disülfit (MoS2) kullandı. Bu yenilikçi yaklaşım, bu eşsiz malzeme sınıfının biyomedikal endüstrisine uygulanmasını göstermektedir.

Gaharwar’ın laboratuarında kıdemli bir araştırma görevlisi olan Dr. Manish Jaiswal “2D nanomalzemeler, altıgen paketlenmiş katmanları ile su tutmazlığını püskürtür, ancak üst katmandan eksik bir atom, altındaki moleküllerin hidrofobikten hidrofiliklere geçmesini sağlayan bir sonraki atom tabakası tarafından su moleküllerine kolay erişime izin verebilir” dedi. 

Bu yenilikçi teknik, çeşitli bilimsel ve teknolojik alanlarda genişletilmiş uygulamalar için birçok kapı açar. Süperhidrofobik kaplama, çözücü buharlaştırma usulü kullanılarak cam, kağıt mendil, kauçuk veya silika gibi çeşitli substratlar üzerine kolaylıkla uygulanabilir. Süperhidrofobik kaplamalar, yalnızca nanoelektronik cihazlarda kendi kendini temizleyen yüzeylerin geliştirilmesinde değil, aynı zamanda biyomedikal uygulamalar için de geniş uygulamalara sahiptir. Spesifik olarak, çalışma, protein içeren kan ve hücre kültürü ortamının, yüzeye yapışmadığını ve bunun çok umut verici olduğunu göstermiştir. Ek olarak, ekip şu anda kök hücre kaderinde kontrollü hidrofobikliğin potansiyel uygulamalarını araştırıyor.

KAYNAKÇA :
  1. Manish K. Jaiswal, Kanwar Abhay Singh, Giriraj Lokhande, Akhilesh K. Gaharwar. Atomik kusurlarla kontrol edilen 2D nanomalzemelerin süperhidrofobik halleri, hücre yapışmasını düzenleyebilir . Chemical Communications , 2019; DOI: 10.1039 / c9cc00547a
  2. https://www.sciencedaily.com/releases/2019/07/190702184608.htm
Araç çubuğuna atla