به گزارش آماج، پژوهشگران موفق به توسعه نوعی پوست مصنوعی زیستالهام شده با ساختار «یانوس» (Janus) شدهاند که علاوه بر ایجاد خنککنندگی غیرفعال، از قابلیت ضدباکتریایی و تسریع روند ترمیم زخم برخوردار است. این فناوری نوین میتواند گام مهمی در توسعه نسل آینده پانسمانهای هوشمند و تجهیزات پزشکی پیشرفته باشد.
این پوست مصنوعی از دو لایه با ویژگیهای متفاوت تشکیل شده است. لایه بیرونی آبگریز با زاویه تماس آب ۱۳۷ درجه، تابش خورشید را بازتاب داده و همزمان امکان انتشار پرتوهای فروسرخ میانی را برای خنکسازی غیرفعال فراهم میکند. در مقابل، لایه داخلی آبدوست با زاویه تماس ۷۲ درجه، رطوبت را جذب و منتقل کرده و بستری مناسب برای تثبیت نانوذرات Fe20-ZIF8 با خاصیت ضدباکتریایی ایجاد میکند.
عملکرد نوری و ضدباکتریایی با مهندسی نانو
نتایج شبیهسازیهای نظریه تابعی چگالی (DFT) و اندازهگیریهای طیفسنجی نشان میدهد افزودن آهن به ساختار ZIF8 باعث کاهش گاف انرژی از ۵.۱۵ الکترونولت به ۲.۵۶ الکترونولت شده و امکان جذب نور مرئی با طول موج بیش از ۴۲۰ نانومتر را فراهم میکند.
با تابش نور، مراکز هماهنگی Fe-N4 گونههای فعال اکسیژن (ROS) را با شدتی حدود دو برابر نمونه خالص ZIF8 تولید میکنند. این فرآیند از طریق چرخه اکسایش و کاهش O2/O2⁻ موجب از بین رفتن باکتریها میشود. همچنین وجود پیوندهای فعال C–F، C–C و فلز–اکسیژن باعث افزایش گسیل فروسرخ در بازه ۷ تا ۱۴ میکرومتر شده و دفع مؤثر گرما را امکانپذیر میسازد.
عملکرد چشمگیر در خنکسازی و ترمیم زخم
این پوست زیستی از قابلیت عبور هوای بیش از ۱.۸ میلیلیتر بر ثانیه، نرخ انتقال بخار آب بالاتر از ۱۲.۵ کیلوگرم بر مترمربع در روز و راندمان فیلتراسیون ذرات بیش از ۹۹.۸ درصد برخوردار است.
آزمایشها نشان دادند که ساختار یانوس در شرایط تابش شبیهسازیشده خورشید، دمای سطح را حدود ۴ درجه سانتیگراد نسبت به نمونههای معمولی کاهش میدهد. همچنین در آزمایشهای حیوانی، میانگین دمای پوست در شرایط واقعی فضای باز حدود ۱.۷ درجه سانتیگراد کمتر از نمونههای مرجع ثبت شده است.
در درمان زخمهای عفونی نیز این پانسمان توانست در برابر باکتری Staphylococcus aureus به اثربخشی ضدباکتریایی ۹۷.۱ درصد دست یابد. بررسیها همچنین نشان داد این ماده با سلولهای فیبروبلاست NIH3T3 سازگاری زیستی بالایی داشته و طی ۱۱ روز، زخمها تقریباً بهطور کامل ترمیم شدند؛ سرعتی که بیش از دو برابر گروههای فاقد درمان یا دارای پانسمان PVDF خالص بود.
تنظیم ژنتیکی فرآیند ترمیم بافت
بررسیهای RNA Sequencing و qPCR نشان داد این پوست مصنوعی با افزایش بیان ژنهای مرتبط با رگزایی، مهاجرت سلولی و تولید پپتیدهای ضدباکتری، روند ترمیم بافت را تقویت میکند. همزمان، بیان عوامل التهابی کاهش یافته و مسیرهای پیامرسانی مهمی مانند PI3K-Akt، HIF-1 و NF-kappa B فعال میشوند.
مطالعات بافتشناسی نیز نشان دادند میزان رسوب یکنواخت کلاژن و ضخامت اپیدرم در گروه دریافتکننده این پانسمان بهطور محسوسی افزایش یافته و بازسازی بافت بدون ایجاد اسکار شدید انجام شده است.
چشمانداز کاربردهای پزشکی
پژوهشگران معتقدند این فناوری، رویکردی نوین در مدیریت هوشمند زخم ارائه میدهد و با ترکیب طراحی زیستالهام، خنکسازی غیرفعال، کنترل فعال عفونت و تسریع بازسازی بافت، میتواند در توسعه نسل آینده پانسمانهای پزشکی و مواد زیستپزشکی نقش مهمی ایفا کند.
برای اطلاع از تازهترین اخبار علمی و فناوری، آماج را دنبال کنید.
