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
اسرار آیفون ۱۸پرو در وب تاریک فاش شد
«حرف دلم را قورت دادم» روایتی صمیمی برای بیان احساسات و دغدغههای نوجوانان
قابلیت تازه واتس اپ برای چت کردن بدون افشای شماره موبایل
۴.۵ میلیون دانشآموز در مدارس غیردولتی تحصیل میکنند
فراخوان روایت وداع برای ثبت خاطرات مردمی از بدرقه رهبر شهید انقلاب
استفاده دانشجویان از هوش مصنوعی نظام ارزشیابی را با چالش مواجه کرده است
وزیر آموزش و پرورش: تشدید نظارت بر عملکرد مدارس غیردولتی الزامی است
۴۰ مدرسه قرچک برای اسکان زائران مراسم وداع رهبر شهید آماده میشود
مدرسه کانون هویتسازی و پرورش عزت و امید است
لایحه ایمنی آنلاین کودکان و نوجوانان در مجلس آمریکا تصویب شد
چگونه عاشورا به سرچشمه حقیقت تبدیل شد؟
کشف این ژن راز شکست بسیاری از بارداریها را آشکار میکند
اولین تصویر تابوت متعلق به رهبر شهید انقلاب و خانواده ایشان
کاروان هنرهای نمایشی «بدرقه خورشید» راهی ۶ استان میشود
لحظهبهلحظه وداع ملت با رهبر شهید انقلاب از امواج رادیو قرآن شنیدنی میشود
گریم متفاوت بازیگر بچه مهندس پربازدید شد+عکس
علت فوت فرزاد جمشیدی چه بود؟
آزمون انتخاب سردفتر اسناد رسمی در شهریورماه برگزار میشود
حل مشکلات استخدامی اعضای هیئت علمی جدید در دستور کار دانشگاه تهران
قائممقام بنیاد ملی نخبگان: صدور مرحلهای کارت نخبگی بنیاد ملی نخبگان آغاز شد
اساسنامه جدید مؤسسات آموزش عالی غیردولتی توسط پزشکیان ابلاغ شد
تاخیر یک ساله در تشکیل جلسه شورای عالی فضای مجازی
تأمین کمکهزینه درمان زوجین نابارور/اعطای بسته سیسمونی به دانشجوی مادر
پیگیری اجرای مصوبه افزایش حقوق اساتید/بیش از ۴۰ درصد اساتید دانشگاه فاقد مسکن
۳ لایه پنهان تسلیحاتیسازی استارتاپها برای قتل عام سایبری و نظامی
رقابت جدید علمی بریکس؛ فرصت همکاری دانشمندان ایرانی با ۵ کشور عضو بریکس
اینستاگرام به دنبال شخصی سازی الگوریتم کاربران
جزئیات آزمون ارزیابی علمی متقاضیان انتقال رشته فیزیوتراپی از خارج اعلام شد
استرالیا جریمه شبکههای اجتماعی را دو برابر کرد
یک طرح جدید: یارانه غذای دانشجویان از ترم آینده مستقیم به کیف پول آنها واریز میشود
هواپیمای فضایی چین یک شیء مرموز را در مدار رها کرده است
آزمایش موشک «استارشیپ» پیش از پرواز سیزدهم با موفقیت به سرانجام رسید
صنعت هوانوردی اعلام کرد: ضایعات غذایی به سوخت جت تبدیل میشوند
شمارش معکوس تا پرتاب جدیدترین فناوری فضایی «اسپیسایکس» آغاز شد
جدیدترین خبر از وضعیت فاطمه شکری بازیگر پیشکسوت
اکران فیلم استخر سروش صحت به تعویق افتاد
سری جدید انیمیشن «داستان اسباببازی» همه رقبا را کنار زد
پیشنهاد وزیر علوم برای جذب دانشجویان پاکستانی در دانشگاه سیستان و بلوچستان
شرایط پذیرش در آزمون کاردانی به کارشناسی فرهنگیان اعلام شد
فراهم شدن امکان ویرایش حوزه آزمون پذیرش دستیار تخصصی
زیرساختهای فرسوده ناسا دیگر پاسخگوی ماموریتهای «آرتمیس» نیستند
راز کندی تنبلها کشف شد
تأثیر پنهان طعمهای محبوب سیگار الکترونیکی بر قلب را جدی بگیرید
آیا خاطرات را میتوانیم بخوریم؟
عکس روز ناسا از ماراتن مریخ منتشر شد
کاروان دانشآموزی ایران با بهترین شرایط به ژیمنازیاد اعزام شود
دستورالعمل فعالیتهای تابستانی مدارس ابلاغ شد
کلاسهای جبرانی تابستانی دانش آموزان از ۱۵ تیرماه آغاز میشود
راه حل مقابله با مصرف مواد مخدر در محیطهای دانشگاهی
صدور حکم اخراج دانشجوی امیرکبیر به دلیل اهانت به پرچم ایران
حضور ۱۱ دانشگاه ایرانی در رتبه بندی کیواس ۲۰۲۷ ؛ دانشگاه تهران در صدر جدول
قرار بود ششم تیر و روز ترور آخرین روز جمهوری اسلامی باشد
تجلیل از گری اولدمن در جشنواره تلویزیونی بریتانیا
رسالت تداوم نهضت عاشورا و تاریخنگاری زنده سیره تبلیغی امام سجاد(ع)
برگزاری ۵ شب عزاداری در دانشگاه تهران در دهه دوم ماه محرم
نگاهی به وضعیت معنویت انیمیشن کودکان در سه الگوی، دیزنی، پیکسار و جیبلی
پوشش بیش از ۱۰۰۰ رسانه برای مراسم عاشورای کربلای معلی
مصاحبه دوره دکتری دانشگاه آزاد از امروز آغاز میشود
توسعه تعاملات دانشگاههای ایران و کشورهای عضو اکو در دستور کار
ایران به دانش فنی ساخت «مغز مصنوعی» دست یافت
در عصری هستیم که سرعت،فضیلت شده است/بحران معنایی انسان معاصر از کجاست؟
فراخوان کسب دانش فنی ساخت یک قطعه مهم در صنایع حساس و راهبردی
ثبتنام مدارس باید بر اساس محدوده محل سکونت انجام شود
زیارت تبلیغاتی صدام در عتبات/ سقوط یک سناریو توسط اسرای ایرانی
چرا امام حسین (ع) به پا خاست؟
تل زینبیه به روی بانوان زائر کربلا بازگشایی شد
اگر امام را نشناسیم، غربال خواهیم شد
هوش مصنوعی آنتروپیک شکاف در سیستمهای دولت آمریکا را شناسایی کرد
امروز آخرین فرصت ثبت نام در پذیرش کاردانی به کارشناسی ۱۴۰۵
ارسال آییننامه جامع مدیریت دانشگاهها به شورای عالی انقلاب فرهنگی
آغاز پویش «کارت نشاط» برای حمایت از دانشآموزان
آموزش و پرورش: شرایط ثبتنام دانشآموزان اتباع اعلام خواهد شد
نتایج نقل و انتقالات فرهنگیان شنبه اعلام میشود
ابررایانه چینی از رقبای آمریکایی پیشی گرفت
خوابگاههای علوم پزشکی تهران میزبان مهمانان مراسم تشییع پیکر رهبر شهید
برنامه زمانی امتحانات دانشجویان دانشگاه صنعتی امیرکبیر تغییر کرد
حضور وزیر علوم در آیین عاشورای حسینی در زینبیه استانبول
آماده تسهیل فرآیندهای اداری و حمایت از ابتکارات نوآورانه هستیم
ظرفیت ۶۸ هزار نفری پذیرش کاردانی به کارشناسی ۱۴۰۵ اعلام شد؛ ثبتنام تا شنبه ۳۰ خرداد
نقش شهادت در آثار محمدعلی نادری؛ وقتی قلمو با زبان درد سخن میگوید
یک طرح جدید: یارانه غذای دانشجویان از ترم آینده مستقیم به کیف پول آنها واریز میشود
امروز آخرین فرصت ثبت نام در پذیرش کاردانی به کارشناسی ۱۴۰۵
ارسال آییننامه جامع مدیریت دانشگاهها به شورای عالی انقلاب فرهنگی
برنامه زمانی امتحانات دانشجویان دانشگاه صنعتی امیرکبیر تغییر کرد
شرایط پذیرش در آزمون کاردانی به کارشناسی فرهنگیان اعلام شد
مصاحبه دوره دکتری دانشگاه آزاد از امروز آغاز میشود
فراهم شدن امکان ویرایش حوزه آزمون پذیرش دستیار تخصصی
ظرفیت ۶۸ هزار نفری پذیرش کاردانی به کارشناسی ۱۴۰۵ اعلام شد؛ ثبتنام تا شنبه ۳۰ خرداد
پیشنهاد وزیر علوم برای جذب دانشجویان پاکستانی در دانشگاه سیستان و بلوچستان
آماده تسهیل فرآیندهای اداری و حمایت از ابتکارات نوآورانه هستیم
خوابگاههای علوم پزشکی تهران میزبان مهمانان مراسم تشییع پیکر رهبر شهید
رسالت تداوم نهضت عاشورا و تاریخنگاری زنده سیره تبلیغی امام سجاد(ع)
آزمایش موشک «استارشیپ» پیش از پرواز سیزدهم با موفقیت به سرانجام رسید
حضور ۱۱ دانشگاه ایرانی در رتبه بندی کیواس ۲۰۲۷ ؛ دانشگاه تهران در صدر جدول
اگر امام را نشناسیم، غربال خواهیم شد
راز کندی تنبلها کشف شد
حضور وزیر علوم در آیین عاشورای حسینی در زینبیه استانبول
نقش شهادت در آثار محمدعلی نادری؛ وقتی قلمو با زبان درد سخن میگوید
عکس روز ناسا از ماراتن مریخ منتشر شد
آموزش و پرورش: شرایط ثبتنام دانشآموزان اتباع اعلام خواهد شد
آغاز پویش «کارت نشاط» برای حمایت از دانشآموزان
ایران به دانش فنی ساخت «مغز مصنوعی» دست یافت
برگزاری ۵ شب عزاداری در دانشگاه تهران در دهه دوم ماه محرم
علت فوت فرزاد جمشیدی چه بود؟
توسعه تعاملات دانشگاههای ایران و کشورهای عضو اکو در دستور کار
نتایج نقل و انتقالات فرهنگیان شنبه اعلام میشود
هوش مصنوعی آنتروپیک شکاف در سیستمهای دولت آمریکا را شناسایی کرد
تل زینبیه به روی بانوان زائر کربلا بازگشایی شد
زیارت تبلیغاتی صدام در عتبات/ سقوط یک سناریو توسط اسرای ایرانی
دستورالعمل فعالیتهای تابستانی مدارس ابلاغ شد
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.