سنتز «بوروفن» برای استفاده در حسگرهای پیشرفته و دستگاه‌های پزشکی قابل کاشت

ماده دو بعدی جدید و بهبود یافته‌ای به نام "بوروفن" وجود دارد که یک لایه نازک اتمی از جنس بور است. این ماده که برای اولین بار در سال ۲۰۱۵ سنتز شد، نسبت به گرافن، رساناتر، نازک‌تر، سبک‌تر، قوی‌تر و انعطاف‌پذیرتر است.

کد خبر: ۶۹۸۰۵۱

تاریخ: ۲۸ ارديبهشت ۱۴۰۳ - ۰۷:۳۸

به گزارش ایران اکونومیست، در حال حاضر، محققان در دانشگاه ایالتی پنسیلوانیا روی این ماده تحقیق می‌کنند تا آن‌ها را به گونه‌ای اصلاح نمایند که بوروفن از تقارن برخوردار شود و سختی آن بهبود یابد. با این کار می‌توان از این ماده در حوزه‌هایی نظیر حسگرهای پیشرفته و دستگاه‌های پزشکی قابل کاشت استفاده کرد.

تقارن یا کایرالیتی در این ماده از روشی که قبلاً بر روی بوروفن استفاده نشده بود ایجاد می‌شود. ایجاد تقارن این ماده را قادر می‌سازد تا به روش‌های منحصربه‌فردی با واحدهای بیولوژیکی مختلف مانند سلول‌ها و پیش‌سازهای پروتئینی تعامل داشته باشد. نتایج این پروژه در نشریه ACS Nano منتشر شده است.

بوروفن ماده بسیار جالبی است، زیرا از نظر وزن اتمی و ساختار الکترونی شباهت زیادی به گرافن دارد، اما از خواص قابل توجه‌تری نیز برخوردار است. محققان تازه شروع به کشف کاربردهای بوروفن کرده‌اند. به نظر می‌رسد که این اولین مطالعه ای است که تعاملات بیولوژیکی بوروفن را بررسی می‌کند و اولین گزارش از انتشار کایرالیته در ساختار بوروفن است.

در مولکول‌ها، کایرالیته می‌تواند واحدهای بیولوژیکی یا شیمیایی را در دو نسخه ایجاد کند که نمی‌توانند کاملاً با هم مطابقت داشته باشند، مانند دست چپ و راست. آن‌ها می‌توانند شبیه به هم باشند، اما یک دستکش دست چپ هرگز 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 کار به محققان این توانایی را می‌دهد که بوروفن را تنظیم کنند تا خواص مختلفی از جمله کایرالیته به آن بدهد.

پان از محققان این پروژه گفت: «از آنجایی که این ماده دارای پتانسیل قابل توجهی به عنوان بستر برای حسگرهای قابل کاشت است، ما می‌خواستیم در مورد رفتار آن‌ها هنگام قرار گرفتن در معرض سلول‌ها بیاموزیم. مطالعه ما، برای اولین بار، نشان داد که ساختارهای چند شکلی مختلف بوروفن به طور متفاوتی با سلول‌ها تعامل دارند و مسیرهای درون سلولی آن‌ها به طور منحصر به فردی توسط ساختار آن‌ها دیکته می‌شود.»

محققان پلاکت‌های بوروفن را در شرایط محلولی سنتز کردند. آنها پودری را در داخل مایعی ریخته و با اعمال شرایط خارجی نظیر گرما و فشار این ماده را سنتز کردند.

پان گفت: «ما بوروفن را با قرار دادن پودرهای بور در معرض امواج صوتی پرانرژی ساختیم و سپس این پلاکت‌ها 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.»

محققان دریافتند که اسیدهای آمینه خاصی، مانند سیستئین، بسته به حالت کایرالیته 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 تقارن آن‌ها نحوه تعامل این ساختارها را با غشای سلولی تغییر می‌دهد.