دانشمندان نانولوله هایی ساخته اند که دو میلیون بار کوچکتر از یک مورچه است و این لوله های میکروسکوپی می توانند منجر به درمان مستقیم سرطان و التهاب مفاصل شوند و حتی باتری های بهتری ایجاد کند.
به گزارش ایسنا به نقل از آی ای، پژوهشگران دانشکده مهندسی جانز هاپکینز وایتینگ با استفاده از رشته های دی ان ای ، لوله های میکروسکوپی بدون نشتی ساخته اند که قطر هر یک از این لوله های دی ان ای (DNA) یا نانولوله ها فقط در حدود ۷ در ۱۰ به توان منفی ۹ متر است و طولی تقریبا شبیه به یک ذره غبار دارد.
این نانولوله ها با این کوچکی، پتانسیل بالایی دارند، زیرا میتوانند در آینده برای مطالعه بیماری های پیچیده و رساندن داروها به سلول های بدن انسان مورد استفاده قرار گیرند.
دانشمندان با ترکیب نانولوله های مختلف با هم می توانند شبکه های بزرگی از لوله های دی ان ای ایجاد کنند و آن ها را به ساختارهای زیستی میکروسکوپی مختلف (ساختارهای موجود در موجودات زنده) برای انجام وظایف مختلف از جمله انتقال مولکول های زیستی مرتبط کنند. چنین شبکه ای از نانولوله ها میتواند بعنوان لوله کشی کوچکی برای کاربردهای مختلف عمل کند.
پروفسور "ربکا شولمن" دانشیار دانشگاه جانز هاپکینز و یکی از پژوهشگران ارشد این مطالعه در توضیح بیشتر پتانسیل این نانولوله ها می گوید: لوله کشی کوچک تر ممکن است به ما در تجزیه و تحلیل مولکول های فردی کمک کند که در نهایت میتواند به جای استفاده از مواد متخلخل با طراحی مجراهایی که یون ها از آن عبور می کنند، در ساخت داروها یا آنزیم های بهتر، جداسازی سموم یا حتی ساخت باتری های بهتر کمک کند.
او معتقد است که اگرچه هنوز بیش از ۱۰ سال با این فناوری ها فاصله داریم، ولی اساس آن ها در مواردی مانند لوله کشی نانو و توانایی اندازه گیری و کنترل دقیق لوله هایی است که لوله کشی از آنها ساخته شده است.
علم عجیب پشت نانولوله ها
نانولوله ها نسخه بسیار تکامل یافته نانوحفره ها هستند که ساختارهای دی ان ایکوچکی هستند که در برخی از مطالعات منتشر شده قبلی پیشنهاد شده اند. یک نانوحفره طوری طراحی شده است که بعنوان مجرای عبور از یک مانع نازک بین دو محفظه عمل کند. نمونه هایی از چنین موانعی غشاهای سلولی هستند. این نانوحفره ها به مواد اجازه می‌دهند به داخل و خارج از سلول حرکت کنند و در ورقه های فلزی یا گرافن به توالی یابی دی ان ای کمک می کنند.
تفاوت اصلی میان نانولوله و نانوحفره، طول آن ها است. دومی معمولاً ۱۰ تا ۵۰ نانومتر طول دارد و نشتی در آن رخ می دهد. بنابراین یک نانوحفره نشتی اجازه نمی دهد چیزی از آن عبور کند. از طرف دیگر، طول یک نانولوله برحسب میکرون (در محدوده ۱۰ به توان منفی ۶ متر) است و مانند یک لوله واقعی عمل می کند که قادر به انتقال مواد از میان موانع است.
پروفسور "شولمن" می گوید: ما یک لوله واقعی می سازیم که می تواند مواد را از یک غشاء عبور دهد و سپس یک طول میکرون یا بیشتر میتواند مواد را از طریق یک مانع غشایی و سپس از طریق یک مجرا به مکان نهایی در فاصله یک میکرون منتقل کند.
با این حال، نوع متفاوتی از نشتی در لوله های میکروسکوپی رخ می دهد، مشابه آنچه که در لوله کشی در دنیای واقعی نیز مشاهده می کنید و سوراخ هایی در دیواره های لوله بوجود می آیند که میتوانند باعث نشت مواد شوند.
پژوهشگران ادعا می کنند که نانولوله های ابداعی آنها از دیواره ها نشتی ندارند و اگرچه قطری در مقیاس نانو دارند، ولی مسدود نمی شوند.
در طول این مطالعه، "یی لی"، یکی از پژوهشگران این مطالعه آزمایش جالبی را برای آزمایش ماهیت بدون نشتی این نانولوله ها انجام داد. او یک مایع فلورسنت را در داخل لوله پر کرد، انتهای آن را درپوش گذاشت و سپس تغییر شکل لوله را با حرکت مایع مشاهده کرد. هیچ نشتی در طول این آزمایش رخ نداد. علاوه‌براین، از آنجایی که لوله ها از دی ان ای ساخته شده اند، پژوهشگران نشان دادند که این نانولوله ها توانایی خودترمیمی و خودآرایی را نیز دارند.
محدودیت ها و آینده نانولوله ها
پروفسور "شولمن" پیشنهاد می کند که تعدادی از گروه ها در حال حاضر به دنبال نانولوله هایی برای استفاده در دارورسانی هستند. آنها میتوانند برای هدایت جریان مولکول ها یا یون ها بین سلول ها در بافت های مهندسی شده استفاده شوند. چنین نوع کاربردی می تواند برای رشد بافت ها در آزمایشگاه مانند برچسب های قلبی مهم باشد.
اگرچه کاربردهای نانولوله ها امیدوارکننده به نظر می رسند، اما هنوز به آزمایشگاه محدود می شوند. بنابراین قبل از آوردن نانولوله ها به دنیای واقعی، تحقیقات بیشتر، مطالعات حیوانی و آزمایشات بالینی نیاز است.
هنگامی که از پروفسور "شولمن" در مورد محدودیت های این مطالعه پرسیده شد، گفت: یک نکته مهم این است که ما فقط نشت را برای یک نوع ملکول با یک رنگ فلورسنت آزمایش کردیم. ما باید این روش را برای مولکول های دیگر نیز تکرار کنیم تا درباره انواع مولکول هایی که می توان با آنها کار کرد، بیشتر بدانیم. ما همچنین انتظار داریم که اگر بخواهیم چیزی کوچکتر مانند یون ها را حمل کنیم، باید پوششی برای لوله ها بسازیم که در حال حاضر در حال کار روی آن نیز هستیم.
پژوهشگران اکنون در حال برنامه ریزی برای ساخت شبکه های لوله کشی بزرگ با اتصال نانولوله ها بعنوان لوله و استفاده از نانوحفره ها به عنوان اتصالات آن ها هستند.
نتایج این مطالعه در مجله Science Advances منتشر شده است.
- 19
- 4
