ماده ای بهتر از گرافن

 یک ماده دو بعدی جدید و بهبود یافته در آزمایشگاه وجود دارد. بوروفن، نسخه نازک اتمی بور که برای اولین بار در سال ۲۰۱۵ سنتز شده که این  نانو صحفه دو بعدی مزایایی نسبت به گرافن دارد اعم از:  رسانایی، نازک‌تر، سبک‌تر، قوی‌تر و انعطاف‌پذیرتر است. اکنون، محققان در ایالت پن، این ماده را با اعمال کایرالیتی(Chirality) یا دستی(دست سان: خاصیت عدم تقارن)  روی آن مفیدتر کرده‌اند که می‌تواند حسگرهای پیشرفته و دستگاه‌های پزشکی قابل کاشت را بسازد. کایرالیتی که از طریق روشی که قبلاً بر روی بوروفن(borophene) استفاده نشده بود ایجاد می‌شود، این ماده را قادر می‌سازد تا به روش‌های منحصربه‌فردی با واحدهای بیولوژیکی مختلف مانند سلول‌ها و پیش‌سازهای پروتئین تعامل داشته باشد.

محققان گفتند : “بوروفن(borophene) ماده بسیار جالبی است، زیرا شباهت زیادی به کربن دارد، از جمله وزن اتمی و ساختار الکترونی آن، اما با خواص قابل توجه تر. محققان تازه شروع به کشف کاربردهای آن کرده اند.” تا جایی که ما می دانیم، این اولین مطالعه ای است که تعاملات بیولوژیکی بوروفن را درک می کند و اولین گزارش از انتقال کایرالیته بر ساختارهای بوروفن است.

کایرالیته به جسمانی مشابه اما نه یکسان، مانند دست چپ و راست اشاره دارد. در مولکول‌ها، کایرالیته می‌تواند واحدهای بیولوژیکی یا شیمیایی را در دو نسخه ایجاد کند که نمی‌توانند کاملاً با هم مطابقت داشته باشند، مانند دستکش چپ و راست. آنها می توانند به طور دقیق یکدیگر را منعکس کنند، اما یک دستکش چپ هرگز به اندازه دست چپ برای دست راست مناسب نیست.

بوروفن از نظر ساختاری چندشکلی است، به این معنی که اتم‌های بور آن را می‌توان در پیکربندی‌های مختلف مرتب کرد تا شکل‌ها و ویژگی‌های متفاوتی به آن بدهد، دقیقاً مانند اینکه چگونه می‌توان مجموعه‌ای از بلوک‌های لگو را در ساختارهای مختلف ساخت. این به محققان این توانایی را می دهد که بوروفن را تنظیم کنند تا خواص مختلفی از جمله کایرالیتی به آن بدهد.

پان  یکی از دانشمندان این تحقیق گفت: «از آنجایی که این ماده دارای پتانسیل قابل توجهی به عنوان بستری برای حسگرهای قابل کاشت است، ما می‌خواستیم در مورد رفتار آن‌ها در مواجهه با سلول‌ها بدانیم. “مطالعه ما، برای اولین بار، نشان داد که ساختارهای چند شکلی مختلف بوروفن به طور متفاوتی با سلول ها تعامل دارند و مسیرهای درونی سلولی آنها به طور منحصر به فردی توسط ساختار آنها دیکته می شود.”

محققان به محصول مورد نظر پلاکت‌های بوروفن را شبیه به قطعات سلولی موجود در خون  با استفاده از سنتز حالت محلول که شامل قرار دادن یک نوع پودری از ماده در یک مایع در معرض یک یا چند عامل خارجی مانند گرما یا فشار است، تا زمانی که ترکیب شوند سنتز کردند.

پان در ادامه افزود: “ما بوروفن را با قرار دادن پودرهای بور در معرض امواج صوتی پرانرژی ساختیم و سپس این پلاکت ها را با اسیدهای آمینه مختلف در یک مایع مخلوط کردیم تا کایرالیته را ایجاد کنیم.” در طول این فرآیند، ما متوجه شدیم که اتم‌های گوگرد موجود در اسیدهای آمینه ترجیح می‌دهند بیشتر از اتم‌های نیتروژن اسیدهای آمینه به بوروفن بچسبند در نتیجه محققان دریافتند که اسیدهای آمینه خاصی، مانند سیستئین، بسته به حالت کایرال آن‌ها، در مکان‌های مشخصی به بوروفن متصل می‌شوند. محققان پلاکت‌های بوروفن کایرال‌شده را در یک ظرف در معرض سلول‌های پستانداران قرار دادند و مشاهده کردند که دست بودن آنها نحوه تعامل آنها با غشای سلولی و ورود به سلول‌ها را تغییر می‌دهد.

به گفته پان، این یافته می‌تواند کاربردهای آینده، مانند توسعه تصویربرداری پزشکی با وضوح بالاتر با کنتراست را که می‌تواند دقیقاً برهمکنش‌های سلولی را ردیابی کند یا دارورسانی بهتر با فعل و انفعالات دقیق ماده و سلول را ردیابی کند. او گفت که درک نحوه تعامل مواد با سلول‌ها و کنترل این دسته از  تعاملات می‌تواند روزی به دستگاه‌های پزشکی قابل کاشت ایمن‌تر و مؤثرتر منجر شود.، ساختار منحصر به فرد بوروفن امکان کنترل مغناطیسی و الکترونیکی موثر را فراهم می کند این مطالعه تازه شروع بود. دانشمندان چندین پروژه برای توسعه حسگرهای زیستی، سیستم های دارورسانی و کاربردهای تصویربرداری برای بوروفن در دست اجرا داریم.

همراه با پان، دیگر نویسندگان این مطالعه عبارتند از ترزا آدیتیا، محقق فوق دکتری در مهندسی هسته ای. پاریکشیت مویترا، استادیار پژوهشی مهندسی هسته ای در ایالت پن در طول مطالعه و استادیار فعلی در موسسه آموزش علوم و تحقیقات هند؛ ماها علافیف، دانشمند محقق در ایالت پن در طول مطالعه و استادیار فعلی در دانشگاه علم و صنعت اردن؛ و دیوید اسکرودزکی، دستیار پژوهشی فارغ التحصیل در علوم و مهندسی مواد در ایالت پن همکاری داشتند.


.Materials provided by Penn State. Original written by Jamie Oberdick. Note: Content may be edited for style and length

نظرات خود را با ما درمیان بگذارید

دیدگاهتان را بنویسید

آدرس ایمیل شما منتشر نخواهد شد.

مطالب مرتبط

به کمک نیاز داری؟ با ما در تماس باشید!
شروع گفتگو
سلام! برای چت در WhatsApp روی یکی از اعضای زیر کلیک کنید
معمولا در عرض چند دقیقه پاسخ می دهیم

سوال خود را مطرح کنید

سوال خود را مطرح کنید

سوال خود را مطرح کنید

سوال خود را مطرح کنید

سوال خود را مطرح کنید