به گزارش ثریا - از ستاد ویژه توسعه فناوری نانو، پژوهشی تازه که نتایج آن در نشریه علمی «نیچر کامیونیکیشنز» (Nature Communications) منتشر شده، از توسعه نسل جدیدی از «ذرات فعال» خبر می‌دهد؛ ذراتی الهام‌گرفته از میکروارگانیسم‌ها که نه‌تنها قادر به حرکت مستقل هستند، بلکه می‌توانند شکل خود را نیز تغییر دهند و مسیر حرکتشان را به‌صورت برنامه‌پذیر تنظیم کنند. این ذرات در آینده می‌توانند به‌عنوان میکروربات‌هایی هوشمند در پزشکی، مواد پیشرفته و سامانه‌های خودترمیم‌شونده به‌کار گرفته شوند.
ذرات فعال، به‌طور کلی، موادی هستند که می‌توانند انرژی محیط اطراف خود را دریافت کرده و آن را به حرکت یا نیروی پیشران تبدیل کنند. این مفهوم دهه‌هاست که در فیزیک و مهندسی مواد مطرح است، اما آنچه پژوهشگران دانشگاه کلرادو (University of Colorado) ارائه کرده‌اند، گامی فراتر از نمونه‌های پیشین به شمار می‌رود. این ذرات، برخلاف اغلب ذرات فعال شناخته‌شده، هم‌زمان قابلیت تغییر شکل و تغییر نحوه پاسخ به تحریک الکتریکی را دارند.
جین‌گیون لی، پژوهشگر پسادکتری و یکی از سرپرستان این تحقیق، توضیح می‌دهد که ایده اصلی از مشاهده رفتار میکروارگانیسم‌ها الهام گرفته شده است. باکتری‌ها و شناگران میکروسکوپی طبیعی می‌توانند شکل بدن و مسیر حرکت خود را تغییر دهند تا به مقصد برسند، در حالی که بیشتر ذرات مصنوعی ساخته‌شده تاکنون از چنین توانایی‌هایی بی‌بهره بوده‌اند. هدف این پژوهش، نزدیک کردن سامانه‌های مصنوعی به رفتارهای زیستی و زنده بوده است.
این ذرات میکروسکوپی که طول آن‌ها به حدود ۴۰ میکرومتر می‌رسد، از نظر اندازه با برخی باکتری‌های بزرگ و دیگر میکروارگانیسم‌ها قابل مقایسه هستند. ساختار آن‌ها از دو لایه کاملاً متفاوت تشکیل شده است: یک لایه نرم از جنس هیدروژل و یک لایه سخت و شیشه‌ای. هیدروژل ماده‌ای است که با جذب آب متورم می‌شود و با از دست‌دادن آب منقبض می‌گردد، در حالی که لایه شیشه‌ای چنین رفتاری ندارد.
زمانی که دمای محیط تغییر می‌کند، لایه هیدروژل واکنش نشان می‌دهد. در دماهای پایین‌تر، آب جذب کرده و متورم می‌شود و در دماهای بالاتر، آب خود را از دست می‌دهد و کوچک‌تر می‌شود. از آنجا که لایه شیشه‌ای ثابت باقی می‌ماند، این تفاوت رفتاری میان دو لایه باعث خم‌شدن ذره و تغییر شکل آن می‌شود. به این ترتیب، ذره می‌تواند از حالتی خمیده به حالتی صاف یا بالعکس تبدیل شود.
در آزمایش‌های انجام‌شده، پژوهشگران این ذرات را درون محفظه‌ای پر از آب و تحت یک میدان الکتریکی متناوب قرار دادند. با تغییر دمای آب، ذرات نه‌تنها شکل خود را تغییر دادند، بلکه جهت‌گیری مشخصی نیز پیدا کردند. میدان الکتریکی متناوب باعث قطبی‌شدن ذرات شد و در نتیجه، یون‌ها درون هیدروژل و آب اطراف شروع به حرکت کردند.
این جریان نامتقارن یون‌ها، نیروی پیشرانی ایجاد کرد که به ذرات امکان حرکت داد. نکته کلیدی آن است که نوع و جهت حرکت، به شکل فعلی ذره و ترکیب لایه‌های آن بستگی دارد. به‌گفته لی، با تنظیم دما می‌توان به‌صورت برگشت‌پذیر، هم شکل ذره و هم ویژگی قطبش‌پذیری مؤثر آن را تغییر داد و در نتیجه، جهت و شیوه حرکت ذره را در زمان واقعی کنترل کرد.
این قابلیت، افق‌های گسترده‌ای را برای کاربردهای آینده می‌گشاید. یکی از مهم‌ترین این کاربردها، ساخت میکروربات‌های پزشکی است. هرچند این فناوری هنوز در مراحل اولیه قرار دارد و مجوز استفاده در بدن انسان را دریافت نکرده است، اما در آینده می‌تواند برای رساندن هدفمند دارو به بافت‌ها یا نواحی صعب‌الوصول بدن به‌کار رود؛ نواحی که داروها به‌تنهایی به‌سختی به آن‌ها می‌رسند.
البته استفاده از میدان الکتریکی متناوب درون بدن انسان، در شکل فعلی، عملی یا ایمن نیست. با این حال، پژوهشگران معتقدند اصول طراحی این ذرات می‌تواند در سامانه‌های دیگر، مانند ادوات زیست‌پزشکی، الکترونیک انعطاف‌پذیر و حسگرهای هوشمند نیز به‌کار گرفته شود. به بیان دیگر، ارزش این دستاورد تنها به حرکت ذرات محدود نمی‌شود، بلکه در مفهومی گسترده‌تر از «ماده فعال» نهفته است.
اهمیت این پژوهش به‌حدی بوده که بنیاد ملی علوم آمریکا (National Science Foundation) با اعطای ۵۵۰ هزار دلار بودجه پژوهشی جدید، از ادامه این مسیر حمایت کرده است. این حمایت مالی به پژوهشگران امکان می‌دهد تا هم حرکت تک‌ذرات و هم رفتار جمعی گروه‌های بزرگ‌تر از این ذرات را بررسی کنند.
به‌گفته پژوهشگران، این دستاورد دریچه‌ای به‌سوی نسل تازه‌ای از مواد فعال می‌گشاید؛ موادی که می‌توانند برخی از پویایی‌های سامانه‌های زنده را بازآفرینی کنند و پلی میان دنیای مواد مصنوعی و رفتارهای زیستی بسازند. پلی که شاید در آینده، فناوری را یک گام دیگر به تقلید هوشمندانه از حیات نزدیک‌تر کند.
منبع : میکرو ذرات
تب هوش مصنوعی در شرکت‌ها هم داغ شد
علت فوت حمید علیدوستی چه بود؟
داروهایی که به نفع ویروس عمل می‌کند و سلامت بیمار را به خطر می‌اندازد
کشف یک جرم مرموز در لبه منظومه شمسی توسط اخترشناسان
تصویر روز ناسا از شب در سیاره‌ای وهم‌انگیز
کنجکاوی کودک تا کجا باید درباره تلفن همراه والدین پیش برود؟
کتاب صوتی «پل‌های مدیسون کانتی» منتشر شد
چرا از قهرمانان فقط مدال‌هایشان را می‌بینیم؟
کتاب «هم‌سفیر» منتشر شد
ستاره اسکندری پس از هفت سال به صحنه تئاتر بازمی‌گردد
کمبود جدی فضای آموزشی در مناطق حاشیه‌ای و پرتراکم شهری
دانش‌آموزان قرآنی شایسته قدردانی هستند
چرا سریال «روشنایی شب» با واکنش رسانه صهیونیستی مواجه شد؟
محدودیت دسترسی به اطلاعات اسلحه‌ها برای نوجوانان در چت جی پی تی
ثبت‌نام آزمون انتخاب حسابدار رسمی سال ١۴۰۵ آغاز شد؛ اعلام زمان آزمون
تسهیلات جدید برای قبولی‌های ارشد و دکتری از سوی وزارت علوم
نمرات مردودی دانشجویان ورودی ۱۴۰۲ به بعد در معدل کل محاسبه نمی‌شود
تفکیک مسیر ارتقای اساتید علوم انسانی از رشته‌های مهندسی و کشاورزی
امکان ویرایش معدل و سهمیه در آزمون کارشناسی ارشد علوم پزشکی فراهم شد
کلیداولیه آزمون دکتری تخصصی علوم پزشکی۱۴۰۵ منتشر شد
کد آیسیک چیست؟ راهنمای انتخاب و استعلام فعالیت اقتصادی | آرمیتاتکس
محرابی که در عید قربان تبریز به خون نشست؛ نخستین شهید محراب که بود؟
نمایشگاه جدید موزه «جستجوی ایران» افتتاح شد؛ بازخوانی ریشه‌های بحران هویت و گسست تاریخی
رمانی در ستایش قدیس مهربانی برنده جایزه بزرگ رمان آکادمی فرانسه شد
۱۷۳ هنرمند در جشنواره هنرهای تجسمی جوانان رقابت می‌کنند
تنوع دیدگاه‌ها معیار انتخاب در کارگاه نقاشی جشنواره تجسمی جوانان است
هومن کیایی و مجتبی رجبی‌معمار «داستان زندگی من» را روایت می‌کنند
فیلم‌های «بالاچ» و «سومری‌ها» اکران می‌شوند
معرفی اعضای هیئت انتخاب آثار جشنواره تئاتر خیابانی مریوان
تلاش برای کشف استعدادها؛ بخش بین‌المللی تئاتر نیاز به تقویت دارد
یک بازار سه روایت؛ بندرعباس در تهران تماشایی شد
متا خارج از دادگاه نوجوان شاکی را راضی به تسویه کرد
دانشگاه آزاد اسلامی در زمره ۱۰۰ دانشگاه برتر جهان قرار دارد
اجرای طرح فروش حضوری و مجازی کتاب‌فروشی‌ها در «بازار کتاب»
لبیک نهادهای علمی به پیام رهبر انقلاب: برای خیزش علمی شتابان آماده‌ایم
نحوه دریافت ارز از دانشجویان خارجی اعلام شد
جزییات افزایش تسهیلات رفاهی دانشجویان علوم پزشکی؛ افزایش وام ازدواج
نوبت دوم آزمون کارشناسی ارشد علوم پزشکی سال ۱۴۰۵ در ۳۳ رشته برگزار شد
ظرفیت پذیرش پزشکی و دندانپزشکی در سال ۱۴۰۶ تعیین شد
رونمایی از نرم‌افزار «ردا کارت» دانشجویی؛ زمان اجرا به زودی مشخص می‌شود
فرهنگستان علوم ظرفیت خود را برای تحقق خیزش علمی کشور به کار می‌گیرد
کنار رفتن «حجاب ابزار» برای مستندسازی یک فرصت است؛ فرا رفتن از گزارش
حریم خصوصی در فضای مجازی؛ انتشار پیام و تصویر دیگران شرعا جایز است؟
حجت‌الاسلام قمی: هیئت، سیاسی‌ترین و استکبارستیزترین محفل شیعه است
«گوهر فضیلت»؛ بازخوانی میراث علمی و سلوک معنوی آیت‌الله مروارید
وقتی تصویر و صدای جعلی به نام حقیقت منتشر می‌شود؛حکم شرعی تغییر هوشمند
فاطمیه فرصتی برای پیوند محبت فاطمی با فرهنگ وقف و خیر ماندگار
«کافه سلطان»؛ روایت زندگی روزمره در سایه جنگ
از بازتاب سخنان تلخ اکبر زنجان‌پور تا گرامی‌داشتی برای اکبر عبدی
رویا میرعلمی مهمان آخرین قسمت «هم‌کلام» می‌شود
نقشم در «نسخه آزمایشی» از من دور بود؛ سارقی که بعد از نامزدی توبه کرد
موسیقی بازی‌ها از قاب نمایشگر تا صحنه ارکسترال
معرفی آثار ۲ بخش از جشنواره فیلم مقاومت
اپل لپ تاپ گرانقیمت با نمایشگر لمسی را معرفی کرد
گرم‌کن گرافنی ژاپنی در سه ثانیه گرم می‌شود
آمازون دوباره کارمندانش را بیکار کرد
دست نوشته دانشجویان در بیعت با رهبر انقلاب
امکان تحصیل دانش آموزان ایرانی خارج از کشور فراهم است
اعلام لبیک شورای عالی انقلاب فرهنگی به رهنمودهای رهبر معظم انقلاب
ثبت نام بیش از ۳۰ هزار نفر در آزمون دکتری نیمه‌متمرکز سال ۱۴۰۶
اطلاعات تازه درباره سهمیه‌ها و تسهیلات آزمون دکتری نیمه متمرکز سال ۱۴۰۶
علیرضا استادی: جسارت بازی درنقش تاریخی را پیدا کردم
دست رد ۳ جشنواره بر فیلم جدید پل شریدر؛ «مبانی فلسفه» پسندیده نشد
رونمایی از «هزاردستان» نخستین انیمیشن «دست‌ساز» جهان
نمایشگاه «رد خط» به نیاوران رسید
بسیج دانش‌آموزی در بیش از نیمی از مدارس کشور حضور دارد
نقش سوره‌های کوتاه در آشنایی کودکان با قرآن
افزایش سرانه های آموزشی در استان تهران/ ساخت مدرسه به تنهایی کافی نیست
کودکان البرزی مأموریت نیمه‌تمام شهید ماکان نصیری را ادامه می‌دهند
تصادف تریلی با سرویس مدرسه در اردکان؛ یک دانش‌آموز جان باخت
کاظمی: نظام سنجش آموزش‌وپرورش نیازمند تحول اساسی است
اسامی برگزیدگان مرحله نهایی سی‌ویکمین المپیاد علمی دانشجویی اعلام شد
هشدار افتا درباره قطع دسترسی به دامنه‌های خارجی؛ لزوم مهاجرت به ir
چت جی پی تی بیمار مبتلا به صرع را به سرپیچی از دستور پزشکان تشویق کرد
متا برای معتاد کردن نوجوانان به دادگاه می رود
یک انفجار کیهانی ۲۷ روزه در فضا کشف شد
اپل دو دستگاه جدید معرفی کرد +قیمت
جاسوسی شرکت اسرائیلی از کاربران استارلینک فاش شد
خدا از رگ گردن به ما نزدیک‌تر است؛ پس چرا باید عبادت کنیم؟
آیت الله رشاد: بیانیه رهبر معظم انقلاب، محرک تاریخی پیشرفت علمی کشور است
ثبت نام بیش از ۳۰ هزار نفر در آزمون دکتری نیمه‌متمرکز سال ۱۴۰۶
اطلاعات تازه درباره سهمیه‌ها و تسهیلات آزمون دکتری نیمه متمرکز سال ۱۴۰۶
اعلام لبیک شورای عالی انقلاب فرهنگی به رهنمودهای رهبر معظم انقلاب
نیاز انقلاب به شخصیت‌هایی چون آیت الله مهدوی‌کنی بیشتر احساس می‌شود
دست نوشته دانشجویان در بیعت با رهبر انقلاب
حجت‌الاسلام قمی: جنگ واقعی بر سر «تحریف واقعیت» در ذهن مردم است
کودکان البرزی مأموریت نیمه‌تمام شهید ماکان نصیری را ادامه می‌دهند
دست رد ۳ جشنواره بر فیلم جدید پل شریدر؛ «مبانی فلسفه» پسندیده نشد
اسامی برگزیدگان مرحله نهایی سی‌ویکمین المپیاد علمی دانشجویی اعلام شد
رونمایی از «هزاردستان» نخستین انیمیشن «دست‌ساز» جهان
متا برای معتاد کردن نوجوانان به دادگاه می رود
بسیج دانش‌آموزی در بیش از نیمی از مدارس کشور حضور دارد
علیرضا استادی: جسارت بازی درنقش تاریخی را پیدا کردم
تصادف تریلی با سرویس مدرسه در اردکان؛ یک دانش‌آموز جان باخت
افزایش سرانه های آموزشی در استان تهران/ ساخت مدرسه به تنهایی کافی نیست
کاظمی: نظام سنجش آموزش‌وپرورش نیازمند تحول اساسی است
هشدار افتا درباره قطع دسترسی به دامنه‌های خارجی؛ لزوم مهاجرت به ir
نمایشگاه «رد خط» به نیاوران رسید
خدا از رگ گردن به ما نزدیک‌تر است؛ پس چرا باید عبادت کنیم؟
امکان تحصیل دانش آموزان ایرانی خارج از کشور فراهم است
یک انفجار کیهانی ۲۷ روزه در فضا کشف شد
آیت الله رشاد: بیانیه رهبر معظم انقلاب، محرک تاریخی پیشرفت علمی کشور است
نقش سوره‌های کوتاه در آشنایی کودکان با قرآن
اپل دو دستگاه جدید معرفی کرد +قیمت
ظرفیت پذیرش پزشکی و دندانپزشکی در سال ۱۴۰۶ تعیین شد
آیا دینداری مانع پیشرفت می‌شود؟
جاسوسی شرکت اسرائیلی از کاربران استارلینک فاش شد
فرهنگستان علوم ظرفیت خود را برای تحقق خیزش علمی کشور به کار می‌گیرد
رونمایی از نرم‌افزار «ردا کارت» دانشجویی؛ زمان اجرا به زودی مشخص می‌شود
چت جی پی تی بیمار مبتلا به صرع را به سرپیچی از دستور پزشکان تشویق کرد
نظراتی که حاوی توهین یا افترا به اشخاص ،قومیت ها ،عقاید دیگران باشد و یا با قوانین کشور وآموزه های دینی مغایرت داشته باشد منتشر نخواهد شد - لطفاً نظرات خود را با حروف فارسی تایپ کنید.