Oksidi i Grafenit dhe Alginati Kombinohen për të Krijuar Materiale të Reja “të zgjuara” Për përdorim të Mundshme Biomjekësore dhe Mjedisorë. (VIDEO)

Read Time:4 Minute, 3 Second

Hulumtuesit në Universitetin Brown, Universiteti i Wisconsin dhe Universiteti Kombëtar të Singaporit kanë arritur një mënyrë për të përforcuar materialet hidrogel të bëhem nga alginate, një material natyral i nxjerrë nga alga deti që aktualisht përdoret në një seri aplikimesh biomjekësore, duke bërë oksid grafeni në strukturë e tij …

Kjo prodhon një material që mund të printohet 3D në strukturën që janë më ngurta dhe më rezistente ndaj thyerjeve sesa vetëm alginati – një arritje e tillë pasi alginati tenton të jetë i qartë dhe kështu është i mundshëm të punohet me të. Për më tepër, materiali është gjithashtu i aftë të bëhet më i ngurtë ose më i butë në përgjigje të trajtimeve të ndryshme kimike, që bëjnë të thonë se mund të bëjnë për të bërë materiale “të zgjuar” që nuk janë të reagojnë ndaj mjedisit të gomave në kohë reale.

Përveç kësaj, alginate-GO ruan aftësinë e alginatit për të sprapsur vajrat, duke i dhënë potencialin e ri material si një shtresë kundër ndotjes.

Metoda e printimit 3D dhe përdorimi për të bërë materialet njihet si stereolitografi. Teknika përdor një lazer ultravjollcë të kontrolluar nga një sistem dizajni dhe pajisje kompjuteri për gjurmuar modelet në të gjithë trupin dhe një solucioni polimer fotaktiv. Drita bën që polimeret të lidhen së bashku, duke formuar strukturën e ngurta 3D nga zgjedhja. Procesi i gjurmimit përsëritet derisa një objekt i të gjithë të ndërtohet shtresa-shtresa nga poshtë lart.

Në këtë rast, zgjedhja e polimerit është bërë duke përdorur alginat natriumi të përzier me fletë oksid grafeni.

Një avantazh i teknikës është se polimeret e alginatit të natriumit lidhen përmes lidhjeve jonike. Lidhjet janë mjaft të forta për të mbajtur materialin së bashku, nga ato botë mund të trajtohen nga caktimi kimike. Kjo i jep materialit aftësinë për t’iu përgjigjur në mënyrë dinamike stimujve të jashtëm. Më parë, studiuesit Brown tregoi se kjo “lidhje jonike” mund të përdoret për të krijuar materiale alginate që degradojnë sipas kërkesave, duke u tretur me shpejtësinë e trajtimit të një kimikati që fshin jonet nga struktura e materialit.

Për këtë studim të ri, studiuesit nuk do të shohin të gjitha këto në grafenit mund të ndikojnë në vetitë mekanike të strukturave alginate. Ata treguan se alginate-GO mund të bëhem dy herë më e fortë se sa alginati vetëm, dhe shumë më rezistente ndaj dështimit të plasaritjeve. “Shtimi i oksidit të grafenit stabilizon hidrogelin alginat me lidhjen e hidrogjenit,” tha Ian Y. Wong, një profesor asistent i inxhinierisë në Brown dhe autor i lartë i gazetave.

“Ne mendojmë se rezistenca ndaj thyerjes është për shkak të çarjeve që duhet të devijojnë rreth fletëve të grafenit të ndërtimit të shitjes që kanë nevojë për të drejtën, madje pse alginat homogjen.”

Ngurtësia u plotësua nga studentët e mundshëm të shtypin strukturën që kishin pjesë të mbingarkuara, të cilët do të kishin qenë të pamundura duke përdorur vetëm alginat. Për më tepër, ngurtësia e mundshme nuk ka pengoi alginate-GO të përgjigjet ndaj stimujve të jashtëm, siç mundet vetëm alginat. Studiuesit treguan se duke i larë materialet në një kimikat që heq jonet e tij, materialet u rritën dhe u bënë shumë më shumë buta. Materialet rifituan ngurtësinë e tire kur jonet dhe rivendosin hapin larje në kripën jonike.

Eksperimentet treguan se ngurtësia e materialeve mund të akordohej mbi një faktor para 500 duke ndryshuar mjedisin e tyre jonik të jashtëm.

“Ju mund të imagjinoni një skenar ku mund të imazhoni qelizat dhe gjalla në një mjedis të ngurtë dhe pastaj të ndryshoni në një mjedis më të butë për të parë se si të tregoni se mund të përgjigjen,” tha ekipi. Kjo mund të jetë një mundësi për të studiuar se si qelizat e kancerit ose qelizat imune migrojnë nëpër organe të ndryshme në të gjithë trupin.

Meqenëse alginate-GO ruan vetitë e fuqishme të largimit të vajit të alginatit të pastër, materiali i ri mund të bëjë një shtresë të shkëlqyeshme për të mbajtur vajin dhe zëvendësimin e të tjerëve nga puna e grumbullimit në sipërfaqe. Në një seri eksperimentesh, studiuesit treguan një shtrirje të alginate-GO mund të mbajë vajzën nga ndotja e të tjerëve në qelqit në fuqi shumë të kripura.

Kjo mund t’i bëjë hidrogelët alginate-GO të dobishëm për veshjet dhe strukturat e përdorimit në mjedisin detare, thonë studiuesit.
“Përdorimi i materialeve mund të përdoret si një sensor në oqean që mund të vazhdojë të marrë lexime gjatë një derdhjeje të naftës, ose si një shtresë kundër ndotjes që ka nevojë për të mbajtur pastër trupin e një anijeve,” thanë studiuesit.

Ngurtësia është e ofruar nga grafeni do t’i bëj materialet ose veshjet dhe punimet e tjera më shumë të arritshme sesa vetëm alginati.

Studiuesit planifikojnë të vazhdojnë të eksperimentojnë me materialin e ri, duke kërkuar për thjeshtuar prodhimin e tij dhe për të ardhmen të optimizohen.

Burimi: Brown University Carbon