تولید سطوح آلومینیومی ابر آب‌گریز برای صنایع پزشکی و ساخت سمعک

پژوهشگران دانشگاه اصفهان با روش‌های سبز سطوح آلومینیومی ابر آب‌گریزی تولید کردند که این خاصیت موجب مقاومت سطح در برابر چسبندگی سلول‌های زیستی و باکتریایی شده است و از آن می‌توان در صنایع پزشکی بهره برد.

کد خبر: ۱۶۳۴۰۰

تاریخ: ۱۲ تير ۱۳۹۶ - ۱۰:۰۷

به گزارش ایران اکونومیست؛   اولین بخش ابزارهای پزشکی که با اجزای بدن در ارتباط قرار می‌گیرد، سطح آنها است و پاسخ مناسب بدن و سازگاری با این تجهیزات به ویژگی‌های سطح ماده بستگی دارد.

متأسفانه اکثر مواد فلزی آلومینیومی فاقد زیست‌سازگاری لازم در سطح جهت استفاده در حوزه‌های زیست‌پزشکی و دندانپزشکی هستند. این عدم زیست‌سازگاری منجر به ایجاد عوارضی نظیر جذب پروتئین در سطح ماده و تشکیل بیوفیلم می‌شود. همچنین استفاده از سطح فلز آلومینیوم در صنعت نیز با مشکلاتی نظیر چسبندگی رسوبات به بدنه تجهیزات آلومینیومی، خوردگی شیمیایی و بیولوژیکی این سطوح فلزی و در نهایت آلودگی و طول عمر کوتاه آنها است.

به منظور رفع این مشکلات محققان دانشگاه اصفهان سطوح آلومینیوم زیست سازگار با قابلیت مقاومت در برابر خوردگی را در فاز آزمایشگاهی تولید کردند.

پریسا معظم از محققان این طرح، یکی از راهکارهای مؤثر به ‌منظور جلوگیری و یا تأخیر در تشکیل بیوفیلم را در سطح و همچنین ممانعت از خوردگی شیمیایی سطوح فلزی آلومینیومی، روش اصلاح و مهندسی سطح دانست.

وی ادامه داد: بر این اساس در این پژوهش با استفاده از یک فرآیند دو مرحله‌ای شامل آماده‌سازی و پوشش‌دهی و اصلاح ساختار و شیمی سطح به خاصیت ابر آب‌ گریزی در سطح فلز آلومینیوم دست‌ یافتیم.

معظم خاطرنشان کرد: نتایج این تحقیق نشان ‌می‌دهد ابر آب ‌گریز کردن سطوح آلومینیومی می‌تواند ضعف‌های بیولوژیکی، فیزیکی و شیمیایی آلومینیوم را که استفاده از این فلز را در حوزه‌ پزشکی و سلامت محدود کرده است، برطرف کند.

این محقق اظهار کرد: سطوح آلومینیوم اصلاح‌ شده‌ ابر آب‌ گریز جذب پروتئین و باکتری را به میزان قابل‌ توجهی کاهش داده که از طریق آزمون‌های میکروبی و جذب پروتئین اثبات شده است. از طرفی نتایج آزمون‌های سلولی نشان می‌دهد که پوشش سطوح فلزی ساخته شده اثرات سمی بر سلول‌ها ندارد و این پوشش زیست سازگار است.

معظم با بیان اینکه علاوه بر نتایج بالا این سطوح اصلاح شده مقاومت بسیار بالایی در برابر خوردگی از خود نشان می‌دهد، ادامه داد: این نتایج سبب می‌شود عمر مفید استفاده از سطح آلومینیومی به کار رفته در دستگاه یا تجهیزات پزشکی و آزمایشگاهی افزایش یابد. لذا بهبود خواص سطح باعث کاهش هزینه‌های جانبی شده و اثرات مخرب زیست‌محیطی مانند خوردگی و فساد فلز آلومینیوم مورد استفاده را نیز کاهش می‌دهد.

وی به بیان نحوه ایجاد این خاصیت در سطح نمونه‌ها پرداخت و یادآور شد: در روش ابر آب‌ گریز کردن سطوح ابتدا ساختارهای چندگانه با زبری‌هایی در ابعاد میکرو- نانو روی سطح ایجاد می‌شود. همچنین غوطه‌ور کردن سطح در محلول پلیمر آب‌ گریز پرفلوئورودودسیل تری کلروسیلان (FTCS) با حلال اتانول خالص منجر به کاهش انرژی آزاد سطح می‌شود.

به گفته این محقق دانشگاه اصفهان این محلول نیز به ‌منظور ارتقای زیست‌ سازگاری و بهبود خواص شیمیایی و بیولوژیکی سطح مورد استفاده قرار گرفته است.

وی در ادامه تأکید کرد: باید دقت داشت که مولکول‌های پروتئین و سلول‌های باکتریایی اندازه‌ نانویی مشخص دارند که با اندازه حفرات و زبری‌های نانومتری ایجاد شده در سطح رابطه‌ مهمی دارند. ما در این کار با اندازه‌گیری و آزمایش دقیق به اندازه مناسب حفرات دست یافتیم تا علاوه بر ایجاد خاصیت ابرآب‌گریزی، چسبندگی زیستی سطح را نیز به میزان قابل ‌توجهی کاهش دهیم که این امر تحول مهمی در حوزه کاربردهای پزشکی و صنعتی به حساب می‌آید.

به گفته‌ معظم در طول این تحقیقات خواص فیزیکی و شیمیایی سطح اصلاح شده با روش‌های مختلفی همچون میکروسکوپ الکترونی روبشی(SEM)، میکروسکوپ نیروی اتمی (AFM)، طیف‌سنجی پراش پرتو ایکس (EDX)، طیف‌سنجی فتوالکترون پرتوایکس (XPS)، طیف‌سنجی تبدیل فوریه مادون قرمز (FTIR)، زاویه تماس (contact angle goniometry) و انرژی سطح (SFE) مشخصه‌یابی شده است. همچنین زیست‌سازگاری سطوح اصلاح شده با آزمون تعیین سمیت (MTT) با رده سلول سرطانی دهانه رحم (HeLa) و جذب پروتئین (سرم آلبومین گاوی BSA) با آزمون بردفورد و لاری مورد بررسی قرار گرفته است.

معظم اضافه کرد: تشکیل بیوفیلم در سطح با روش میکروتیتر و دستگاه فلوسایتومتری با سه دسته مهم و اصلی باکتری‌ها از جمله سودوموناس آئروژینوزا، استافیلوکوک اپیدرمیدیس و استافیلوکوکوس اورئوس بررسی شده است. پس از آن خاصیت مقاومت در برابر خوردگی سطح با روش پتانسیواستات تعیین شده است.

به گفته وی سطح آلومینیومی تولید شده گزینه‌های مناسبی برای کاربرد در حوزه‌ پزشکی و سلامت نظیر ساخت سطوح سمعک، تجهیزات پزشکی و آزمایشگاهی با بدنه‌ آلومینیومی است. همچنین، در صنایعی که از آلومینیوم به‌عنوان سطح تجهیزات و دستگاه‌ها استفاده می‌شود نیز قابل استفاده خواهد بود.

بر اساس اعلام ستاد نانو، این طرح از سوی پریسا معظم کارشناس ارشد مهندسی علوم و فناوری نانو از دانشگاه اصفهان و دکتر امیر رزمجو عضو هیأت علمی دانشگاه اصفهان اجرایی و نتایج آن در مجله Biomedical Materials Research Part A با ضریب تأثیر 2.308 منتشر شد.