ساخت نانوفیلترهای موزاییکی

جداسازی پروتئین‌ها به گروه‌ها و اندازه‌های یکسان اهمیت بسیاری در پزشکی و داروسازی دارد. پژوهشگران NIMS موفق به ساخت نانولوله‌های سیلیسی‌ای با ساختار قفسه‌ای موزاییکی تنگ شدند که می‌تواند درون غشاهای الومینا آندی قرار گرفته و به‌عنوان فیلتر در جداسازی ماکرومولکول‌های غلیظ استفاده شود.

جداسازی پروتئین‌ها به گروه‌ها و اندازه‌های
یکسان اهمیت بسیاری در پزشکی و داروسازی دارد. پژوهشگران NIMS موفق به ساخت
نانولوله‌های سیلیسی‌ای با ساختار قفسه‌ای موزاییکی تنگ شدند که می‌تواند
درون غشا‌های الومینا آندی قرار گرفته و به‌عنوان فیلتر در جداسازی
ماکرومولکول‌های غلیظ استفاده شود.

یک گروه تحقیقاتی به رهبری شریف الصافتی در مؤسسه‌ی ملی مهندسی مواد(NIMS)
موفق به تولید نانولوله‌های سیلیسی با ساختار قفسه‌ای موزاییکی تنگ شده‌ که
می‌تواند درون غشا‌های الومینا آندی(AAM) قرار گرفته و به‌عنوان فیلتر در
جداسازی، بر اساس اندازه، ماکرومولکول‌های غلیظ مورد استفاده قرار گیرد.

 

امروزه جداسازی پروتئین‌ها به گروه‌ها و
اندازه‌های یکسان، اهمیت بسیاری در پزشکی و داروسازی دارد.

از دیدگاه نظر عملی، برای این کاربردها، لازم است موارد زیر تحقق یابد:
تسهیل تولید انبوه، جداسازی سریع و مناسب برای حجم تولید بالا و هزینه‌ی کم.

چالش پیش رو این است که طراحی و ساخت غشا‌های فیلتری که بتواند بدون تشکیل
شکاف هوا، درون نانوکانال‌های آن کار کند، امری دشوار است. این شکاف‌ها
علوه بر کاهش قابلیت سیستم نانوفیلتراسیون، پایداری ذخیره‌سازی طولانی‌مدت
نانولوله‌ها را محدود کرده، ذخیره‌سازی را حتی برای مدت یک ماه دشوار می‌سازد.

برای کنترل غشا‌های نانوفیلتر موزاییکی، روشی مبتنی بر ساختارهای شبه قفسه‌ای
سه‌بعدی مهندسی‌شده درون نانولوله‌های سیلیسی مورد پذیرش محققان است. در
این روش پوشش سطحی چند عاملی از کانال‌های AAM، موجب تسهیل تولید غشا‌های
بسیار قوی به‌عنوان «نانوفیلتر واقعی» بدون «حفره‌های جدا» (شکاف هوا) بین
نانولوله‌های درون AAM می‌گردد. این روش را محققان NIMS به کار بستند که
برای تولید معماری لوله‌ای درون غشاها با چیدمان عمودی مناسب بود. در این
طراحی، بخش بالا و پایین ساختار باز بوده، مسیر حرکت ماده‌ی درون ساختار به
جهت‌های مختلف امکان‌پذیر بوده و ساختار از پایداری خوبی نیز برخوردار است
که برای به‌کارگیری در سیستم نانوفیلتر مناسب است.

نکته‌ی اصلی در توسعه‌ی این سیستم در این حقیقت نهفته است که سیستم
نانوفیلتر می‌تواند ماکرومولکول‌هایی مانند پروتئین‌ها را بر اساس اندازه
در غلظت‌های مختلف از هم جدا کند. در روش‌های رایج، فرایند جداسازی ۱۲ ساعت
به طول می‌انجامد؛ در حالی که در این روش جدید، فیلتراسیون در چند ثانیه
انجام می‌گیرد.

ویژگی‌های ذاتی این روش نظیر قابلیت استفاده‌ی مجدد، پایداری و ماندگاری
بالا و کارایی بالا، از مزایای اصلی این روش نسبت به روش‌های رایج است.

نتایج این پروژه نشان داد که راهبرد NIMS، ابزار سریع و ارزانی را نسبت
روش‌های فعلی آنالیز ماکرومولکول‌ها ارائه می‌دهد. این روش دیدگاه‌های
جدیدی را در طراحی ادوات در حوزه‌های الکترونیک، حسگری و فناوری‌های نانو
ایجاد کرده‌است.