کشف سنتز نانوساختارها با شکل و اندازه‌ی کنترل شده توسط محققان دانشگاه کاشان

پژوهشگران دانشگاه کاشان با همکاری محققان دانشگاه صنعتی اصفهان، موفق به سنتز نانوساختارها به روشی جدید و در عین حال بسیار ساده شدند.

به گزارش خبرنگار ایلنا در کاشان، رئیس پژوهشکده علوم و فناوری نانو دانشگاه کاشان در گفتگو با خبرنگاران گفت: در این روش، شکل و اندازه‌ی نانوساختارهای سنتز شده به راحتی قابل کنترل است. صرفه‌جویی در انرژی و زمان از جمله مزایای این روش به شمار می‌آید.

دکتر مسعود صلواتی نیاسری اظهار داشت: هیدروکسی آپاتیت یک ماده‌ی زیست‌فعال، زیست‌سازگار و پرمصرف برای تهیه‌ی انواع ایمپلنت‌ها(مواد مصنوعی کاشتنی در بدن) است. همچنین کامپوزیت‌های پلیمری این ماده برای تهیه‌ی داربست‌های زیستی در مهندسی بافت کاربرد چشمگیری دارند. در سیستم‌های حمل ژن‌ها و داروها، از هیدروکسی آپاتیت به دلیل دارا بودن گروه‌های عاملی فعال، بسیار استفاده می‌شود.

وی خاطر نشان کرد: این ماده زیست‌تخریب‌پذیر بوده و هیچ گونه سمیتی برای بدن ندارد. از موارد مصرف دیگر آن می‌توان به تهیه‌ی کاتالیست‌های هتروژن با عملکرد و بازده بالا اشاره کرد.

وی افزود: در کنار این کاربردها، این ماده به دلیل دیرگداز بودن در تهیه ادوات دیرسوز، مانند لباس‌های ضد حریق نیز استفاده می‌شود.

دکتر صلواتی خاطر نشان کرد: با توجه به کاربردهای گسترده، تاکنون روش‌های متعددی برای تهیه‌ی این ماده گزارش شده است، ولی در این تحقیق سعی شده است تا با کمک یک روش ساده، بتوان شکل و اندازه‌ی ذرات هیدروکسی آپاتیت را در ابعاد نانومتری کنترل کرد. همچنین دما و زمان واکنش در این روش نسبت به روش‌های دیگر پایین است.

دکتر فاطمه مهندس، دانش آموخته‌ی شیمی از دانشگاه کاشان، درباره این تحقیقات گفت: «هدف اصلی این کار تحقیقاتی، کنترل شکل و اندازه‌ی نانوساختارهای هیدروکسی آپاتیت بود. تاکنون برای تحقق این هدف، از روش‌ها و مواد فعال سطحی(سورفکتانت) مختلفی استفاده شده است، ولی در این روش ما با استفاده از ترکیبات آلی باز - شیف توانستیم نانوساختارهای هیدروکسی آپاتیت شامل نانومیله‌ها و نانوذرات را تهیه کنیم. استفاده از ترکیبات باز - شیف برای کنترل شکل و اندازه‌ی نانوساختارهای هیدروکسی آپاتیت تاکنون گزارش نشده بود. به همین منظور گروه تحقیقاتی ما با راهنمایی‌های پروفسور مسعود صلواتی نیاسری به‌طور موفقیت آمیزی از این ترکیبات استفاده کرد.»

نتایج حاصل از‌ شناسایی محصول نشان می‌دهد که مواد سنتز شده از خلوص و راندمان بالایی برخوردارند. همچنین بررسی‌های فعالیت زیستی نانوساختارهای هیدروکسی آپاتیت تهیه شده با این روش حاکی از این است که نانوساختارهای یک‌بعدی(نانومیله‌ها) فعالیت زیستی بیشتری در مقایسه با نانوساختارهای صفر‌بعدی(نانوذرات) دارند.

در این پژوهش برای بررسی اثر ترکیبات باز - شیف روی محصول، واکنش تهیه‌ی هیدروکسی آپاتیت در غیاب ترکیبات باز - شیف نیز انجام شد. نتایج تصاویر TEM و الگوهای XRD نشان می‌دهد که به دلیل عدم استفاده از ترکیبات باز - شیف میزان کلوخه‌ای شدن و بهم چسبیدن ذرات بسیار بوده و از طرفی میزان بلورینگی محصول نیز به شدت کاهش یافته است. بنابراین ترکیبات باز - شیف نقش مهمی در تهیه نانوساختارهای هیدروکسی آپاتیت دارند.

فاطمه مهندس در مورد اهمیت این تحقیقات به قابلیت تجاری‌سازی این پژوهش، به دلیل عدم نیاز به دستگاه‌های پیچیده، اشاره کرده و افزود: «در بعضی از کاربردهای تخصصی هیدروکسی آپاتیت، نیازمند استفاده از این محصول به شکل نانوذرات و در بعضی موارد نانومیله‌ها هستیم. به کمک این طرح و با توجه به ساختار ترکیبات باز - شیف قادر هستیم تا شکل محصول یعنی نانوساختارهای هیدروکسی آپاتیت را پیش‌بینی کنیم. بنابراین با استفاده از یک روش هدفمند برای تهیه‌ی انواع نانوساختارهای هیدروکسی آپاتیت در هزینه، زمان و انرژی صرفه‌جویی خواهد شد.»

نتایج این کار تحقیقاتی که با تلاش دکتر فاطمه مهندس و همکاران وی صورت گرفته است، در مجله Ceramics International(جلد ۴۰، شماره ۸، بخش A، سال ۲۰۱۴، صفحات ۱۲۲۲۷ تا ۱۲۲۳۳) منتشر شده است.