محققان پژوهشگاه پلیمر و پتروشیمی ایران موفق به ساخت آزمایشگاهی نانوساختارهایی با کاربرد در حوزه‌های مختلف از جمله پزشکی مانند ساخت لنزهای چشمی و ردیابی سلول‌ها، ذخیره‌ی اطلاعات و سیستم‌های امنیتی شده‌اند. این نانوساختارها قادرند در برابر اعمال نور فرابنفش
پژوهشگاه پلیمر و پتروشیمی ایران: نانوساختارهای فوتوکرومیک، گزینه‌ای جهت تشخیص و ردیابی سلول‌های زنده
ترکیبات فوتوکرومیک جزو مواد هوشمندی محسوب می‌شوند که با تابش نور با طول موج خاص، تغییر رنگ می‌دهند. این ترکیبات اهیمت بالایی داشته و کاربردهای متفاوتی در زمینه‌های مختلف از جمله پزشکی، زیست فناوری، ذخیره‌ی اطلاعات، اسناد امنیتی، ساخت حسگرهای شیمیایی و لنزهای چشمی دارند. این حجم گسترده‌ی کاربرد به دلیل تغییرات رنگی برگشت‌پذیر و تغییر در خواص فیزیکی و شیمیایی آن‌هاست.
امین عبداللهی در معرفی تحقیقات صورت گرفته در این پژوهش عنوان کرد: «هدف از این طرح، تهیه‌ی ترکیبات فوتوکرومیک و قرار دادن آن‌ها درون نانوحامل‌هایی پلیمری بود. بدین ترتیب تلاش شد تا ردیاب‌هایی در ابعاد نانومتر به منظور استفاده در محیط‌های مختلف تهیه شود. همچنین با وارد کردن این نانوذرات به بافت کاغذ، کاغذهایی با قابلیت تغییر رنگ در برابر تابش نور فرابنفش ساخته شد.»
با الگوبرداری از این طرح می‌توان مشکل استفاده از ترکیبات فلورسانس کننده در مطالعات سلولی را برطرف ساخت. در واقع با قرار دادن ترکیبات فوتوکرومیک در یک حامل پلیمری و استفاده از آن‌ها در محیط زنده، از ورود و پخش شدن این ترکیبات در محیط زنده جلوگیری می‌شود.
به گفته‌ی این محقق نتایج این طرح می‌تواند در زمینه‌ی تولید لنزهای چشمی فوتوکرومیک، ردیابی سلول‌های زنده، سامانه‌های نوین دارورسانی، سیستم‌های ضدجعل و همچنین سیستم‌های شناساگر کاربردهای فراوانی داشته باشد.
همانگونه که اشاره شد جهت محافظت رنگ‌های فوتوکرومیک از تخریب محیطی و محافظت از عکس‌العمل‌های آن‌ها، این ترکیبات را می‌توان به کمک فرایند‌های پلیمریزاسیون درون نانوحامل‌های آبگریز قرار داد. در واقع با وارد کردن ترکیبات فوتوکرومیک به حامل‌های پلیمری طول عمر، پایداری نوری، خواص فوتوکرومیک و برگشت پذیری این ترکیبات افزایش می‌یابد.
عبداللهی در توضیح نحوه‌ی ساخت و بررسی ترکیبات سنتز شده عنوان کرد: «لازم به ذکر است در این مقاله تأثیر افزایش مقدار مونومر اسپایروپیران بر روی اندازه‌ی نهایی نانوذرات بررسی شد. برای این منظور، ابتدا رنگ فوتوکرومیک بر پایه‌ی اسپایروپیران، که قابلیت تغییر رنگ به وسیله‌ی نور فرابنفش را دارد، به صورت یک مونومر آکریلاتی سنتز و اصلاح شد. سپس این مونومر به وسیله روش پلیمریزاسیون امولسیونی با دیگر مونومرهای آکریلاتی مناسب پلیمر شد که منجر به تهیه‌ی نانوذرات پلیمری فوتوکرومیک، با قابلیت نشان دادن تغییر رنگ در برابر محرک نور فرابنفش شد. از طرفی با وارد کردن این ترکیب در ماتریس کاغذ، حسگری شیمیایی جهت تشخیص قطبیت محیط با اعمال تابش نور فرابنفش ساخته شد.»
نتایج به دست آمده از این مطالعات نشان داده که برای ایجاد نانوذرات پلیمری فوتوکرومیک بایستی از یک مقدار بهینه‌ی مونومر اسپایروپیران استفاده شود؛ در غیر این صورت، خواص نوری به شدت کاهش پیدا می‌کند. از طرفی طبق بررسی‌ها، تغییر رنگ کاغذهای تولید شده در حلال‌هایی با قطبیت گوناگون به طور قابل توجهی متفاوت است که خود می‌تواند به عنوان یک شناساگر شیمیایی مورد استفاده قرار گیرد.
این تحقیقات حاصل تلاش‌های دکتر علیرضا مهدویان، دکتر حمید صالحی مبارکه- اعضای هیأت علمی پژوهشگاه پلیمر و پتروشیمی ایران– و امین عبدالهی- کارشناس ارشد پلیمر- است. نتایج این کار در مجله‌ی Langmuir (جلد ۳۱، شماره ۳۹، سال ۲۰۱۵، صفحات ۱۰۶۷۲ تا ۱۰۶۸۲) به چاپ رسیده است.
امین عبداللهی در معرفی تحقیقات صورت گرفته در این پژوهش عنوان کرد: «هدف از این طرح، تهیه‌ی ترکیبات فوتوکرومیک و قرار دادن آن‌ها درون نانوحامل‌هایی پلیمری بود. بدین ترتیب تلاش شد تا ردیاب‌هایی در ابعاد نانومتر به منظور استفاده در محیط‌های مختلف تهیه شود. همچنین با وارد کردن این نانوذرات به بافت کاغذ، کاغذهایی با قابلیت تغییر رنگ در برابر تابش نور فرابنفش ساخته شد.»
با الگوبرداری از این طرح می‌توان مشکل استفاده از ترکیبات فلورسانس کننده در مطالعات سلولی را برطرف ساخت. در واقع با قرار دادن ترکیبات فوتوکرومیک در یک حامل پلیمری و استفاده از آن‌ها در محیط زنده، از ورود و پخش شدن این ترکیبات در محیط زنده جلوگیری می‌شود.
به گفته‌ی این محقق نتایج این طرح می‌تواند در زمینه‌ی تولید لنزهای چشمی فوتوکرومیک، ردیابی سلول‌های زنده، سامانه‌های نوین دارورسانی، سیستم‌های ضدجعل و همچنین سیستم‌های شناساگر کاربردهای فراوانی داشته باشد.
همانگونه که اشاره شد جهت محافظت رنگ‌های فوتوکرومیک از تخریب محیطی و محافظت از عکس‌العمل‌های آن‌ها، این ترکیبات را می‌توان به کمک فرایند‌های پلیمریزاسیون درون نانوحامل‌های آبگریز قرار داد. در واقع با وارد کردن ترکیبات فوتوکرومیک به حامل‌های پلیمری طول عمر، پایداری نوری، خواص فوتوکرومیک و برگشت پذیری این ترکیبات افزایش می‌یابد.
عبداللهی در توضیح نحوه‌ی ساخت و بررسی ترکیبات سنتز شده عنوان کرد: «لازم به ذکر است در این مقاله تأثیر افزایش مقدار مونومر اسپایروپیران بر روی اندازه‌ی نهایی نانوذرات بررسی شد. برای این منظور، ابتدا رنگ فوتوکرومیک بر پایه‌ی اسپایروپیران، که قابلیت تغییر رنگ به وسیله‌ی نور فرابنفش را دارد، به صورت یک مونومر آکریلاتی سنتز و اصلاح شد. سپس این مونومر به وسیله روش پلیمریزاسیون امولسیونی با دیگر مونومرهای آکریلاتی مناسب پلیمر شد که منجر به تهیه‌ی نانوذرات پلیمری فوتوکرومیک، با قابلیت نشان دادن تغییر رنگ در برابر محرک نور فرابنفش شد. از طرفی با وارد کردن این ترکیب در ماتریس کاغذ، حسگری شیمیایی جهت تشخیص قطبیت محیط با اعمال تابش نور فرابنفش ساخته شد.»
نتایج به دست آمده از این مطالعات نشان داده که برای ایجاد نانوذرات پلیمری فوتوکرومیک بایستی از یک مقدار بهینه‌ی مونومر اسپایروپیران استفاده شود؛ در غیر این صورت، خواص نوری به شدت کاهش پیدا می‌کند. از طرفی طبق بررسی‌ها، تغییر رنگ کاغذهای تولید شده در حلال‌هایی با قطبیت گوناگون به طور قابل توجهی متفاوت است که خود می‌تواند به عنوان یک شناساگر شیمیایی مورد استفاده قرار گیرد.
این تحقیقات حاصل تلاش‌های دکتر علیرضا مهدویان، دکتر حمید صالحی مبارکه- اعضای هیأت علمی پژوهشگاه پلیمر و پتروشیمی ایران– و امین عبدالهی- کارشناس ارشد پلیمر- است. نتایج این کار در مجله‌ی Langmuir (جلد ۳۱، شماره ۳۹، سال ۲۰۱۵، صفحات ۱۰۶۷۲ تا ۱۰۶۸۲) به چاپ رسیده است.
