به گزارش ثریا - از ستاد ویژه توسعه فناوری نانو، این فناوری که مانند یک دروازه مولکولی عمل میکند، میتواند جریان آب و یونها را با دقت تکمولکولی کنترل نماید. این دستاورد، راه را برای ساخت غشاهای تصفیه آب هوشمند، سیستمهای دارورسانی هدفمند و حسگرهای زیستی فوقحساس هموار میسازد.
نانولولههای کربنی میتوانند در پاسخ به اسیدیته محیط باز و بسته شده و آب و یونها را تکتک هدایت کنند؛ عملکردی که تقلیدی از نحوه کار کانالهای طبیعی سلول است.
زمانی که آب و یونها از کانالهایی به عرض تنها یک نانومتر به صورت دستهجمعی عبور میکنند، رفتاری غیرمعمول از خود نشان میدهند. در این فضاهای تنگ، مولکولهای آب به صورت ردیفی و پشت سر هم صف میکشند.
این پدیده، یونها را وامیدارد تا برخی از مولکولهای آبی که به طور معمول آنها را احاطه کردهاند، رها کنند و این امر منجر به فیزیک منحصربهفرد انتقال یون میشود. کانالهای زیستی در این رفتار به ویژه ماهر هستند و اغلب با تنظیم دقیق باز و بسته شدن کانالها، به رفتارهای پیچیدهای مانند انتقال سیگنال در سیستم عصبی دست مییابند.
در مطالعهای جدید که در نشریه نانو لترز (Nano Letters) با عنوان «انتقال یون در پورینهای نانولوله کربنی مجهز به یک دروازه ورودی با قابلیت تعویض بر اساس pH» منتشر شده، پژوهشگران آزمایشگاه ملی لارنس لیورمور (Lawrence Livermore National Laboratory – LLNL) و دانشگاه مریلند (University of Maryland)، نانولولههای کربنی را طراحی کردهاند که دهانههای آنها بسته به میزان اسیدیته (pH) میتوانند به طور برگشتپذیر باز و بسته شوند.
حاصل این کار، یک «دروازه مولکولی» مصنوعی است که عملکرد پروتئینهای بشکهای شکل موسوم به «پورین» (Porins) را تقلید میکند. این پروتئینها با ایجاد منافذی در غشای سلول، به مولکولهای خاصی اجازه عبور میدهند.
ساخت یک درپوش مولکولی هوشمند
پژوهشگران با استفاده از یک فرآیند شیمیایی، نانولولههای کوتاه و فلورسانتی با ساختارهای درپوشمانند مشخصی در انتهای آنها ایجاد کردند. سپس این لولههای ریز را درون غشاهای چربی که تقلیدی از دیواره سلولی هستند، قرار دادند و کانالهایی با عرض کمتر از یک نانومتر تشکیل دادند که آب و یونها را مجبور به حرکت در یک صف تکتک میکنند.
این تیم کشف کرد که با اتصال یک «درپوش» خاص به لبه نانولوله، میتوانند جریان مولکولها را کنترل کنند. جوبایر عبدالله، نویسنده اصلی و دانشجوی تحصیلات تکمیلی در دانشگاه کالیفرنیا، مرسد و آزمایشگاه لیورمور، در این باره توضیح داد: «ما مشاهده کردیم که در pH اسیدی، درپوش مولکولی بسته شد و به طور فیزیکی منفذ را مسدود کرد. در pH خنثی، درپوش باز شد و به یونها و آب اجازه داد تا تقریباً بدون مانع عبور کنند.»
تأیید با شبیهسازیهای رایانهای پیشرفته
برای تأیید اثربخشی این درپوش، تیم پژوهش، اندازهگیریهای تجربی خود را با شبیهسازیهای دینامیک مولکولی اصول اولیه شتابگرفته با یادگیری ماشین ترکیب کرد. این شبیهسازیها نشان دادند که چگونه تغییرات ساختاری (کانفورماسیونی) درپوش، موانع ورود یون را تغییر میدهد. مارگارت برنز، از نویسندگان و دانشمند آزمایشگاه لیورمور، گفت: «شبیهسازیهای ما آشکار کرد که احتمال باز ماندن کانالها تحت شرایط pH اسیدی به میزان قابل توجهی کاهش مییابد که این امر، حرکت مولکولی را مستقیماً به جریان ماکروسکوپی مرتبط میسازد.»
کاربردهای گسترده در فناوری و پزشکی
توانایی طراحی کانالهای نانوسیالی پاسخگو مانند آنچه در اینجا ارائه شده، پیامدهای مهمی دارد. الکساندر نوی، نویسنده مسئول و دانشمند آزمایشگاه لیورمور، خاطرنشان کرد: «غشاهای مصنوعی که بتوانند به صورت پویا نفوذپذیری خود را تنظیم کنند، میتوانند برای فناوریهای نمکزدایی، حسگری زیستی و رهایش دارو سودمند باشند و در عین حال ابزارهای جدیدی برای مطالعه چگونگی دستیابی کانالهای زیستی به انتقال انتخابی یون فراهم آورند.»
آن فام، دیگر دانشمند آزمایشگاه لیورمور و از نویسندگان این مقاله نیز افزود: «این کار، فضای طراحی برای سامانههای نانوسیالی را با نشان دادن این موضوع گسترش میدهد که حتی یک گروه عاملی منفرد یا یک درپوش در دهانه منفذ، میتواند یک نانولوله ایستا را به یک دروازه فعال و پاسخگو به محیط تبدیل کند.»
این دستاورد، گامی مهم در جهت درک و تقلید از پیچیدهترین سامانههای کنترل طبیعت در مقیاس نانومتری است. فناوریهایی که از این اصل بهره میبرند، پتانسیل آن را دارند تا انقلابی در تصفیه آب با مصرف انرژی کمتر، ساخت حسگرهای فوقحساس برای تشخیص بیماریها و توسعه سامانههای دارورسانی هوشمندی ایجاد کنند که دارو را دقیقاً در پاسخ به شرایط خاص سلولهای بیمار (مانند اسیدی شدن محیط تومورهای سرطانی) آزاد میسازند.
منبع : نانولوله های کربنی
از خرید کابل برق چه میدانید؟ راهنمایی که پیش از هر بازسازی باید بخوانید
اقتدار دفاعی ایران، ایدهای نو در بازیهای رومیزی
۳۵ ثانیه، ۷۲۰ هزار گلوله در لامرد/ جنایتی که روایت نشد
آئین اختتامیه روایت علوی برگزار شد
بازیهای تیم ملی فوتبال ایران در سینماها پخش میشود
معرفی چهار آلبوم موسیقی تازه وارد در فضای مجازی
روایت جواد موگویی از یک جنایت جنگی: حادثه لامرد در سایه روایتهای اشتباه رسانهای گم شد
جزئیات برنامههای محرمی اوقاف در قالب طرح سوگواره بصیرت عاشورایی اعلام شد
دقت در نسبت با خاستگاه علوم انسانی بسیار مهم است
پویش «ایران در پناه قرآن» تا پایان خرداد تمدید شد
برگزاری نمایشگاه معماری حرمین شریفین در مکه مکرمه
حمایت آیت الله رشاد از بازسازی و ساخت مجدد کنیسه آسیب دیده در جنگ
آیا در جنگ هرکاری مجاز است؟ نگاهی به اخلاق در میدان نبرد
تأثیر سوابق پایه یازدهم در کنکور ۱۴۰۵ مثبت شد / ۶ درس نهایی برای کنکور
راز حذف زمینههای فلسفی «یوگا» در نسخه مدرن
آذینبندی و شادیهای عمومی باید به عنوان مدخل معرفت باشد
فرایند محدودیت در اینترنت شفاف میشود؛ ماجرای اینترنت پرو و خط سفید چه بود؟
۷۸ درصد ترافیک اینترنت به حالت قبل و اول دی ماه بازگشت
آغاز ثبت نام آزمون کاردانی به کارشناسی از ۲۴ خرداد ماه
مصوبه افزایش حقوق اعضای هیئت علمی لغو نشده است
تداوم فعالیت علمی دانشگاه شهید بهشتی با وجود آسیب در جنگ
ضیافت نور در آسمان خرداد؛ دیدار دو سیاره منظومه شمسی در آسمان ایران
نسخه جدید چتجیپیتی؛ از تولید عکس تا رزرو سفر در یک پنجره
مهلت دفاع از پایان نامه دستیاران پزشکی تا پایان آذر ۱۴۰۵ تمدید شد
حضوری شدن برخی امتحانات دانشگاه علم و صنعت در مقطع کارشناسی
ایران در جمع ۶ کشور دارای توان ساخت تجهیزات پیشرفته کرایوژنیک
چرا نقش استادان دانشگاه فراتر از کلاس درس است؟
انویدیا با غولهای فناوری کره جنوبی قرارداد بست
هوش مصنوعی زلزله یاب شد
ثبتنام خودکار ۸۵ درصد دانشآموزان ابتدایی در استان سمنان
فعالیت ۳۷ هزار سفیر سلامت دانشآموزی
هفته بینالمللی قرآن در کربلا افتتاح شد
چرا روابط فیلم «تهران کنارت» در سطح ماند؟
ولایت فقیه یک هویت تمدنی و تاریخی برای ملت ایران است
تأکید رئیس جهاددانشگاهی بر رفع موانع دیوانسالاری و بازگشت به شورای عالی انقلاب فرهنگی
دبیر شورای عالی انقلاب فرهنگی: دستورات لازم برای حضور فعالتر جهاد دانشگاهی صادر میشود
دومین فراخوان تربیت مجاهد فرهنگی توسط نهاد نمایندگی رهبری در دانشگاهها
دستگاههای اجرایی ملزم به استفاده از پیامرسانهای بومی شدند
طرح جدید دانشکده مدیریت شریف برای جذب دانشجوی دکتری با مزایای بینظیر
پیش ثبتنام الکامپ ۲۹ آغاز شد
امکان ادامه تحصیل مجدد در پزشکی، دندانپزشکی و داروسازی برای دانشآموختگان فراهم شد
اجماع شورای عالی انقلاب فرهنگی بر تأثیر قطعی سوابق تحصیلی یازدهم و دوازدهم در کنکور ۱۴۰۵
جزئیات احکام انضباطی دانشجویان در ایمیل معاون دانشجویی دانشگاه شریف به اساتید
امتحانات دانشگاه علمی کاربردی غیرحضوری شد
امام در اصول فقه به «عرف عقلایی» اهمیت میداد
خبرنگاران ایرانی از دریافت ویزا برای پوشش جام جهانی محروم شدند
موقوفات چطور به حل مشکلات اقتصادی ورود کردهاند؟
زندگی امام موسی کاظم (ع) تابلویی تمامعیار از مدیریت بحران و کادرسازی دینی است
بازیگر معروف ایرانی نقش ترامپ را بازی میکند+عکس
بیوک میرزایی: محبت مردم بزرگترین سرمایه یک هنرمند است
متن جدید امیرحسین قیاسی در حمایت از ایران و در واکنش به جنگ
آیتالله مبلغی: نخستین ثمره استقامت، گشایش راهها و شکستن بنبستهاست
ثبت نام ۲ هزار هیئت جدید در سامانه عطر سیب/ رویکرد نمایشگاه امسال خانواده محور است
خدمترسانی موکب ها به زائران عید غدیر در نجف اشرف
روایتی از بزرگترین وقف درمانی تهران در کتاب «میراث فرمانفرما»
آخرین حضور و غیاب کودکان شهید میناب با حضور پرویز پرستویی
بازیگر معروف فیلم پدرخوانده ترامپ را ظالم و فاسد خواند
روایت الگوی خانواده موفق در «زندگی زیباست» رادیو معارف
آنچه سیاهچالهای عباسی درباره امام کاظم(ع) پنهان نکردند
چرا روایت ماکان نصیری از صدها گزارش خبری اثرگذارتر شد؟
کتاب صمود روایتی از دردی که از دور فهمیده نمیشود
امکان ارسال مستقیم جستجو به هوش مصنوعی در گوگل فراهم میشود
ترس اروپا از خاموشی دیجیتال شدت گرفت
قائم مقام دبیر شورای عالی انقلاب فرهنگی منصوب شد
حمایت جدی دانشگاه آزاد از دانشجویان دکتری؛ دستورالعمل پژوهشی نیمسال ۱۴۰۴۲ آمد
خط فارسی، مرجعیت علمی ایران را منطقهای میکند
وزارت آموزش و پرورش اعلام برنامه امتحانات نهایی را تکذیب کرد
رویکرد تحولی سمپاد از تربیت دانشآموز موفق به سوی پرورش انسان اثرگذار
هوش مصنوعی افکار رئیس جمهور چین را ترویج میکند
شورای عالی انقلاب فرهنگی: تغییری در تأثیر قطعی معدل کنکور امسال نداریم
تعلل دولت در اجرای طرح ترمیم حقوق، شکاف بیاعتمادی را گسترش داد
نمایهشدن سه مجله دانشگاه تهران در کتابخانه دیجیتال آلمان
مصاحبه دکتری دانشگاه علامه طباطبائی از فردا آغاز میشود
یک روز جابجایی در برنامه امتحانات دانشگاه صنعتی شریف
اقتباسی عروسکی از رمان «اسب جنگی» به روی صحنه رفت
مساله وطن در صدای علیرضا قربانی و نجابتِ اندوه در آهنگ جدید او
بزرگترین وداع قرن برای امام امت/ بدرقهای به وسعت ایران
جناب خان و هومن به آنتن تلویزیون برگشتند
کتاب برای رهبر شهید ابزار ساخت انسان و جامعه بود
پیکر آیتالله العظمی محمد اسحاق فیاض در کاظمین و کربلا تشییع شد
امکان ادامه تحصیل مجدد در پزشکی، دندانپزشکی و داروسازی برای دانشآموختگان فراهم شد
جزئیات ثبت نام آزمون دستیاری دندانپزشکی را اینجا بخوانید
بررسی وضعیت اشتغال بیش از ۴۰۹ هزار دانشآموخته/ علوم پزشکی در صدر اشتغال
آغاز کلاسهای حضوری دانشگاه صنعتی شریف از ۲۳ خرداد
طرح جدید دانشکده مدیریت شریف برای جذب دانشجوی دکتری با مزایای بینظیر
حمایت جدی دانشگاه آزاد از دانشجویان دکتری؛ دستورالعمل پژوهشی نیمسال ۱۴۰۴۲ آمد
دومین فراخوان تربیت مجاهد فرهنگی توسط نهاد نمایندگی رهبری در دانشگاهها
دبیر شورای عالی انقلاب فرهنگی: دستورات لازم برای حضور فعالتر جهاد دانشگاهی صادر میشود
حجتالاسلام محمد قمی: نهضت خمینی همچنان ادامه دارد
هوش مصنوعی افکار رئیس جمهور چین را ترویج میکند
ترس اروپا از خاموشی دیجیتال شدت گرفت
کتاب صمود روایتی از دردی که از دور فهمیده نمیشود
بیوک میرزایی: محبت مردم بزرگترین سرمایه یک هنرمند است
مساله وطن در صدای علیرضا قربانی و نجابتِ اندوه در آهنگ جدید او
امکان ارسال مستقیم جستجو به هوش مصنوعی در گوگل فراهم میشود
قائم مقام دبیر شورای عالی انقلاب فرهنگی منصوب شد
امتحانات دانشگاه علمی کاربردی غیرحضوری شد
بزرگترین وداع قرن برای امام امت/ بدرقهای به وسعت ایران
خط فارسی، مرجعیت علمی ایران را منطقهای میکند
شورای عالی انقلاب فرهنگی: تغییری در تأثیر قطعی معدل کنکور امسال نداریم
اقتباسی عروسکی از رمان «اسب جنگی» به روی صحنه رفت
چرا روایت ماکان نصیری از صدها گزارش خبری اثرگذارتر شد؟
سه انفجار خورشیدی در یک شبانهروز رخ داد
اجماع شورای عالی انقلاب فرهنگی بر تأثیر قطعی سوابق تحصیلی یازدهم و دوازدهم در کنکور ۱۴۰۵
درک پیام غدیر؛ امامت، ستون فقرات حفظ اسلام در جامعه
ممیزیهای فراوان کلینیک رویا صدای بازیگران را در آورد
پیکر آیتالله العظمی محمد اسحاق فیاض در کاظمین و کربلا تشییع شد
رویکرد تحولی سمپاد از تربیت دانشآموز موفق به سوی پرورش انسان اثرگذار
روایت الگوی خانواده موفق در «زندگی زیباست» رادیو معارف
بازیگر معروف ایرانی نقش ترامپ را بازی میکند+عکس
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.