استادیار دانشگاه پیتزبورگ، و گروه تحقیقاتی‌اش با استفاده از نیتروژن نانولوله‌های کربنی را دوپ کرده و در نتیجه اجزایی فنجانی‌شکل در نانولوله‌های کربنی تشکیل دادند که بطور بی‌نظیری برای کپسوله کردن مناسب هستند. این فنجان‌ها می‌تواند با نانوذرات طلا در بسته شده و نانوکپسول‌های بسته‌ای را تشکیل دهد.
نانولوله‌های کربنی با درپوش نانوذره‌ای، وسیله‌ای برای تحویل دارو
|
الکساندر استار، استادیار دانشگاه پیتزبورگ، و گروه تحقیقاتی‌اش با استفاده از نیتروژن نانولوله‌های کربنی را دوپ کرده و در نتیجه اجزایی فنجانی‌شکل در نانولوله‌های کربنی تشکیل دادند که بطور بی‌نظیری برای کپسوله کردن مناسب هستند. این فنجان‌های نانولوله‌های دوپ شده با نیتروژن (یا نانوفنجان‌ها) – یک نانوماده کربنی جدید فنجانی‌شکل با واکنش‌پذیری متفاوت – می‌تواند با نانوذرات طلا در بسته شده و نانوکپسول‌های بسته‌ای را تشکیل دهد. این نانوفنجان‌ها از نانولوله‌های کربنی رشته‌ای دوپ شده با نیتروژن به روش مافوق‌صوت بدست می‌آیند.
بالا: شرح شماتیکی از فرآیند تشکیل این نانوفنجان‌های کربنی جدا از هم. پایین: تصویر میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM) مربوط به نانولوله‌های کربنی دوپ‌شده با نیتروژن (سمت چپ) و نانوفنجان‌های کربنی مجزا و جدا شده (وسط) و نانوفنجان‌های دربسته شده با نانوذرات طلا (چپ)
استار می‌گوید: «این نانوفنجان‌ها با شکل‌های فنجانی و با اندازه‌های کنترل شده و خواص شیمیایی مختلف امکان تحویل هدفمند دارو و هماهنگی زیستی بهتر را فراهم کرده و می‌توانند نقش ماشین‌های ایده‌آل برای تحویل دارو را ایفا نمایند.»
انگیزه این تحقیق ساختار منحصر به فرد نانولوله‌های کربنی نیتروژن‌دار شده است. به گفته استار، نیتروژن‌دار کردن باعث می‌شود که ساختار لوله‌ای نانولوله‌های کربنی به ساختاری قسمت‌بندی شده تبدیل شود که شامل تعداد زیادی نانوفنجان مستقل و روی هم انباشته شده است.
این نانوفنجان‌های توخالی قابلیت عامل‌دار شدن با نیتروژن را دارا بوده و اگر بطور کامل از هم جدا شوند، این توانایی را خواهند داشت که ظرف‌هایی نانومتری باشند. ما با استفاده از میکروسکوپ الکترونی عبوری با قدرت تفکیک‌پذیری بالا دریافتیم که نانوفنجان‌های همجوار هیچگونه برهم‌کنش کووالانسی با یکدیگر ندارند و تنها به صورت فیزیکی به یکدیگر متصل هستند. در نتیجه می‌توان آنها را با استفاده از روش تکان دادن با امواج مافوق‌صوت از یکدیگر جداسازی نمود.
برای استفاده از این نانولوله‌های کربنی نیتروژن‌دار فنجانی‌شکل باید آنها را از همدیگر جدا نمود تا نانوفنجان‌های جدا از هم بدست آید. استار و همکارانش در ابتدا از هاون و دسته هاون برای خرد کردن و جدا کردن این نانوفنجان‌ها از همدیگر استفاده می‌کردند، ولی بازدهی این کار پایین بود. در روش جدید این پژوهشگران از امواج مافوق‌صوت با قدرت بالا استفاده نمودند که بازدهی بیشتری داشت.
یانگ ژاو، یکی از این پژوهشگران، می‌گوید: «ما ابتدا کمیت گروه‌های آمینی که مهمترین گروه عاملی بر روی این نانوفنجان‌های مجزا بودند، را اندازه‌گیری نمودیم. سپس واکنش‌پذیری و میزان توزیع گروه‌های آمینی را بوسیله عامل‌دار کردن با نانوذرات طلا سنجیدیم و دریافتیم که گروه‌های آمینی ترجیحا بر روی لبه‌های باز نانوفنجان‌ها قرار گرفته‌اند. ما با استفاده از مزایای این حقیقت بسته شدن درب این نانوفنجان‌ها توسط نانوذرات طلا با اندازه‌های متناسب را مدیریت نمودیم تا بتوانیم نانوظرف‌های جدید فنجانی‌شکلی تهیه نماییم که درب آن بسته شده است.»
کاربرد بالقوه این کار استفاده از این نانوکپسول‌ها بعنوان ظروف نانومتری و خصوصا در وسایل تحویل دارو است. استار خاطر نشان می‌کند که این نانوفنجان‌ها با درپوش نانوذرات طلا تمامی خصوصیات موردنظر برای کاربردهای زیست‌پزشکی از جمله حفره، ساختار فنجانی‌شکل محدودشده، واکنش‌پذیری معکوس، و سازگاری زیستی را دارا است. برای ساخت یک وسیله تحویل داروی موثر می‌توان سطح این نانوفنجان‌ها را با مواد مختلف مانند گروه‌های تشخیص‌دهنده زیستی یا برچسب‌های فلوئورسانت عامل‌دار کرد. این درپوش‌های نانوذره‌ای طلا را می‌توان طوری طراحی کرد که در شرایط خاص باز گردد و رهاسازی داروها کنترل شده باشد.
این پژوهشگران جزئیات نتایج کار تحقیقاتی خود را در مجله‌ی ACS Nano منتشر کرده‌اند. |
