پژوهشگران دانشگاه اصفهان موفق شده‌اند با به‌کارگیری روشی ساده، مقرون‌به‌صرفه و سبز جهت بهبود خواص بیولوژیکی، شیمیایی و ساختاری سطوح آلومینیومی به نتایج مطلوبی دست یابند. این سطوح ابرآب‌گریز زیست سازگار که از خواص برجسته‌ای نظیر مقاومت در برابر چسبندگی سلول‌های زیستی و باکتریایی نیز برخوردارند، می‌توانند گزینه‌های مناسبی برای کاربرد در حوزه‌ی پزشکی و سلامت نظیر ساخت سطوح سمعک، تجهیزات پزشکی و آزمایشگاهی با بدنه‌ی آلومینیومی باشند. همچنین، در صنایعی که از آلومینیوم به‌عنوان سطح تجهیزات و دستگاه‌ها استفاده می‌شود نیز قابل استفاده خواهد بود.
طراحی آزمایشی سطوح آلومینیومی زیست سازگار و مقاوم در برابر خوردگی
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 می‌گردد. همچنین استفاده از سطح فلز آلومینیوم در صنعت نیز با مشکلاتی نظیر چسبندگی رسوب‌ها به بدنه تجهیزات آلومینیومی، خوردگی شیمیایی و بیولوژیکی این سطوح فلزی و در نهایت آلودگی و طول عمر کوتاه آن‌هاست.
به گفته‌ی پریسا معظم- کارشناسی ارشد مهندسی علوم و فناوری نانو از دانشگاه اصفهان، یکی از رهیافت‌های مؤثر به‌منظور جلوگیری و یا تأخیر در تشکیل بیوفیلم در سطح و همچنین ممانعت از خوردگی شیمیایی سطوح فلزی آلومینیومی، روش اصلاح و مهندسی سطح است.
در این پژوهش با استفاده از یک فرآیند دومرحله‌ای، شامل آماده¬سازی و پوشش¬دهی به خاصیت ابرآب‌گریزی در سطح فلز آلومینیوم دست یافته‌اند، به طوری¬که ابرآب‌گریزی روشی مبتنی بر اصلاح ساختار و شیمی سطح است.
به‌طورکلی نتایج این تحقیق نشان می‌دهد که ابرآب‌گریز کردن سطوح آلومینیومی می‌تواند ضعف‌های بیولوژیکی، فیزیکی و شیمیایی آلومینیوم را، که استفاده از این فلز را در حوزه‌ی پزشکی و سلامت محدود کرده است، را برطرف کند.
این محقق نتایج مهم حاصل از اصلاح سطوح نمونه را بدین شرح بیان کرد: «سطوح آلومینیوم اصلاح‌شده‌ی ابرآب‌گریز، جذب پروتئین و باکتری را به میزان قابل‌توجهی کاهش داده است 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 در ادامه افزود: «علاوه بر نتایج بالا، این سطوح اصلاح شده مقاومت بسیار بالایی در برابر خوردگی از خود نشان می‌دهد. 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.»
معظم در توضیح چگونگی ایجاد این خاصیت در سطح نمونه‌ها عنوان کرد: «در روش ابرآب‌گریز کردن سطوح ابتدا ساختارهای چندگانه با زبری‌هایی در ابعاد میکرو-نانو روی سطح ایجاد می‌شود. همچنین غوطه‌ور نمودن سطح در محلول پلیمر آب‌گریز پرفلوئورودودسیل تری کلروسیلان (FTCS) با حلال اتانول خالص منجر به کاهش انرژی آزاد سطح می‌شود. شایان ذکر است که این محلول نیز به‌منظور ارتقاء زیست‌سازگاری 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 اندازه‌ی نانویی مشخص دارند که با اندازه‌ی حفرات و زبری‌های نانومتری ایجاد شده در سطح رابطه‌ی 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 قابل‌توجهی کاهش دهیم که این امر تحول مهمی در حوزه کاربردهای پزشکی و صنعتی به حساب می‌آید.»
به گفته‌ی 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 فوتوالکترون پرتوایکس (XPS)، طیف‌سنجی تبدیل فوریه مادون قرمز (FTIR)، زاویه تماس (contact angle goniometry) و انرژی سطح (SFE) مشخصه یابی شده است. همچنین زیست‌سازگاری سطوح اصلاح شده با آزمون تعیین سمیت (MTT) با رده سلول سرطانی دهانه رحم (HeLa) و جذب پروتئین (سرم آلبومین گاویBSA ) با آزمون بردفورد و لاری مورد بررسی قرار گرفته است. ضمن اینکه 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.
پریسا معظم- کارشناس ارشد مهندسی علوم و فناوری نانو از دانشگاه اصفهان و دکتر امیر رزمجو- عضو هیأت علمی دانشگاه اصفهان و همکارانشان در انجام این تحقیقات تلاش نموده‌اند. نتایج این کار در مجله‌ی Journal of Biomedical Materials Research Part A با ضریب تأثیر ۲/۳۰۸ (جلد ۱۰۴، شماره ۹، سال ۲۰۱۶، صفحات ۲۲۲۰ تا ۲۲۳۳) به چاپ رسیده است.
