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
حمایت بانک‌ها از ۴ دانشگاه آسیب دیده از جنگ کلید خورد
ساخت چندین ماهواره سنجشی ایران با دقت تصویربرداری یک متر
نوبل فیزیک به «پیام‌های شبح‌وار از فضا» رسید
آرای نهایی ۱۴ پرونده انضباطی دانشجویان مرتبط با حوادث دی‌ماه صادر شد
تصویب صندوق عدالت آموزشی برای حمایت از دانش‌آموزان مناطق محروم
دانشجویان دانشگاه هنر نقوش ایرانی را در طراحی پوشاک به‌کار گرفتند
آغاز اجرای طرح «ردا کارت» دانشجویی در ۲۰ دانشگاه کشور طی ۱۰ روز آینده
مدیر ناسا: یوفوها می‌توانند یک «لحظه اسپوتنیک» باشند
«کامپیوتر شریف» انتخاب اول برترین رتبه های ریاضی کنکور ۱۴۰۵
واتس‌اپ ورود کاربران با سیستم‌عامل قدیمی را مسدود می‌کند
کشف سیاره ای که از خاکستر ستاره اش متولد شد
اوپن ای آی ویکی مدیا را هم هک کرد
رتبه ۶ کنکور: جنگ را مدیریت کردم، نه اینکه تسلیمش شوم
وزیر آموزش و پرورش: معیشت معلمان را جدی پیگیری می‌کنیم
ارتقای کیفیت آموزشی اولویت مدارس غیردولتی است
توزیع ۷۶۵ میلیارد تومان تجهیزات ورزشی در ۶۲ هزار مدرسه
قهرمانی دانش‌آموزان ایرانی در مالزی؛ سه سکوی نخست برای ایران
سرپرست صندوق ذخیره فرهنگیان منصوب شد
وزیر آموزش و پرورش وارد لامرد شد
کاظمی: ظرفیت‌های آموزشی ایران و عراق باید بیش از گذشته توسعه یابد
حضور ۸۹ دانشگاه ایرانی در رتبه بندی دانشگاه‌های جهان تایمز ۲۰۲۷
برندگان نوبل پزشکی ۲۰۲۶ معرفی شدند؛ کنترل سلول‌های عصبی با نور
اسپانیا و پرتغال مقصد جدید اعضای هیئت علمی برای فرصت مطالعاتی
توافق مجلس و شورای عالی انقلاب فرهنگی برای بررسی سهمیه‌های کنکور
ثبت نام در رشته‌های بدون آزمون کنکور ۱۴۰۵ آغاز شد
دیار: نخستین همکاری شهرام ناظری و تهمورس پورناظری
تام کروز شکست فیلمش را نپذیرفت
دیوارنگاره میدان جهاد به رنگ پایتخت درآمد
علت لغو کنسرت علیرضا قربانی در شاندیز چه بود؟
پیشنهاد برای ساخت فصل دوم سریال «اکسیر»؛ بازخورد خوبی گرفتیم
کمک اربعین به بازتولید حافظه تاریخی مقاومت و سرمایه اجتماعی فراملیتی
ضرورت انتقال پژوهش‌های علمی هیئات از دانشگاه به هیئت
دوازدهمین شماره «خردورزی» با پرونده‌ای درباره نسل نو منتشر شد
جستارهایی در فلسفه علوم حکمی کتاب شد
آغاز انتخاب رشته کنکور ۱۴۰۵؛ لزوم دریافت رسید انتخاب رشته
شانس‌های جایزه نوبل فیزیک کدامند؟
مطالبات دانشجویان دانشگاه الزهرا(س) در نشست با مسئولان بررسی شد
هوش مصنوعی کسب وکار یابندگان باگ های نرم افزاری را کساد کرد
وجه مغفول شخصیت شهید سید حسن نصرالله امامت اوست
آمادگی ۴۰ کشور برای حضور در مسابقات بین‌المللی قرآن
سید حسن نصرالله رهبران جنبش‌های آزادی‌بخش را تحت‌تأثیر قرار داد
تمدید مهلت ثبت‌نام دومین آزمون بسندگی زبان فارسی ویژه دانشجویان خارجی
اسامی معرفی‌شدگان رشته‌های خاص آزمون کاردانی به کارشناسی اعلام شد
تفاهم‌نامه چهارجانبه طرح رداکارت دانشجویان فردا ۱۴ مهر امضاء می‌شود
گامی تازه در توسعه آموزش بین‌المللی؛ مجتمع آموزشی بین‌المللی حکیم با افتتاح ساختمان جدید به ۷ شعبه رسید
فراخوان بورس ویژه هنگ‌کنگ برای دانشجویان دکتری منتشر شد
نحوه انتخاب رشته‌های بدون آزمون در کنکور ۱۴۰۵ اعلام شد
سامانه راهنمای انتخاب رشته مجازی کنکور ۱۴۰۵ در دسترس قرار گرفت
تعیین تکلیف بدهی وام‌های دانشجویی پس از پایان سنوات مجاز تحصیلی
تقدیر از برگزیدگان سومین همایش علمی هیئت در سالروز ولادت حضرت زینب(س)
آیت‌الله رشاد: خروج آمریکا از عراق باید برای مسئولان درس عبرت باشد
خاموشی: وقت عبور از برنامه‌محوری به اثرمحوری در فعالیت‌های فرهنگی است
واکاوی اندیشه امام شهید در باب امت واحده
ارائه مقالاتی از کشورهای مختلف در نشست اربعین، گفتمان مقاومت
«بی‌نام» روایتگر مفاهیمی از معنویت؛ تئاتری که زندانی آزاد می‌کند!
«اشراق» شنیدنی شد؛ بیان موسیقی ایرانی با امکانات موسیقی عربی!
موسیقی اعتراضی در آمریکا: رئیس جمهورِ من یک جنایتکار است!
سید حسن نصرالله مقاومت را مسیر پیشرفت و عزت بشریت می‌دانست
ناشنوایان فعال اربعینی در همایش ملی «قهرمانان سکوت» تجلیل شدند
جنگ‌ها و تحولات اخیر به کتاب‌های درسی نهم و یازدهم رسید
خانه فرهنگ در خوابگاه‌های دانشگاه فرهنگیان راه‌اندازی می‌شود
بازگشت معتمدآریا و یک یادآوری درباره حفظ حرمت سرزمین مادری
چه خبر از گیشه سینماها؟ فروش سینماها رو به افزایش است
فیلم نماینده ایران در اسکار انتخاب شد
سمپوزیوم راهکارهای قرآنی برای حل مشکلات تمدن معاصر
الگوی قرآن برای حل اختلافات شدید خانوادگی چیست؟
مساجد ۳۲ استان به دنبال طراحی برنامه‌های قرآنی ویژه
بچه‌های مسجدی با حداقل امکانات، کارهای «نشد» را «شد» می‌کنند
حکمرانی فضای مجازی در پیچ تعدد نهادها؛ نمی‌توان دستوری حکمرانی کرد
وقتی امامزادگان در روزهای جنگ به کانون خدمت‌رسانی تبدیل شدند
ایرباس به فناوری «پوست کوسه» مجهز می‌شود
نوشته جالب در دانشگاه شهید بهشتی
اعتبار ردیف استخدامی ۴۶۵ نفر از فراخوان سال‌های ۱۴۰۰ تا ۱۴۰۴ تأمین شد
تمدید مهلت معرفی مشمولان پذیرفته‌شدگان آزمون دستیاری پزشکی تا ۳۰ مهر
لشکر پهپادهای زیر آبی چین رکورد زد
شرکت‌های فناوری درباره هوش مصنوعی با ترامپ چه توافقی کردند؟
اولویت‌های استادان برای سال تحصیلی پیش‌رو بررسی شد
اختصاص ۳۰ میلیارد تومان تسهیلات معاونت علمی به حوزه بازی‌های رایانه‌ای
برگزاری همایش ملی نخبگان لغو شد
تشریح جزئیات اجرای آیین‌نامه جذب استعدادهای برتر در دانشگاه فرهنگیان
ثبت نام در رشته‌های بدون آزمون کنکور ۱۴۰۵ آغاز شد
سامانه راهنمای انتخاب رشته مجازی کنکور ۱۴۰۵ در دسترس قرار گرفت
نحوه انتخاب رشته‌های بدون آزمون در کنکور ۱۴۰۵ اعلام شد
گامی تازه در توسعه آموزش بین‌المللی؛ مجتمع آموزشی بین‌المللی حکیم با افتتاح ساختمان جدید به ۷ شعبه رسید
حضور ۸۹ دانشگاه ایرانی در رتبه بندی دانشگاه‌های جهان تایمز ۲۰۲۷
تعیین تکلیف بدهی وام‌های دانشجویی پس از پایان سنوات مجاز تحصیلی
اسپانیا و پرتغال مقصد جدید اعضای هیئت علمی برای فرصت مطالعاتی
فراخوان بورس ویژه هنگ‌کنگ برای دانشجویان دکتری منتشر شد
آرای نهایی ۱۴ پرونده انضباطی دانشجویان مرتبط با حوادث دی‌ماه صادر شد
دیار: نخستین همکاری شهرام ناظری و تهمورس پورناظری
آیت‌الله رشاد: خروج آمریکا از عراق باید برای مسئولان درس عبرت باشد
واکاوی اندیشه امام شهید در باب امت واحده
پیشنهاد برای ساخت فصل دوم سریال «اکسیر»؛ بازخورد خوبی گرفتیم
توافق مجلس و شورای عالی انقلاب فرهنگی برای بررسی سهمیه‌های کنکور
خاموشی: وقت عبور از برنامه‌محوری به اثرمحوری در فعالیت‌های فرهنگی است
ارائه مقالاتی از کشورهای مختلف در نشست اربعین، گفتمان مقاومت
توزیع ۷۶۵ میلیارد تومان تجهیزات ورزشی در ۶۲ هزار مدرسه
آغاز اجرای طرح «ردا کارت» دانشجویی در ۲۰ دانشگاه کشور طی ۱۰ روز آینده
هوش مصنوعی کسب وکار یابندگان باگ های نرم افزاری را کساد کرد
دیوارنگاره میدان جهاد به رنگ پایتخت درآمد
برندگان نوبل پزشکی ۲۰۲۶ معرفی شدند؛ کنترل سلول‌های عصبی با نور
وجه مغفول شخصیت شهید سید حسن نصرالله امامت اوست
سید حسن نصرالله رهبران جنبش‌های آزادی‌بخش را تحت‌تأثیر قرار داد
کمک اربعین به بازتولید حافظه تاریخی مقاومت و سرمایه اجتماعی فراملیتی
علت لغو کنسرت علیرضا قربانی در شاندیز چه بود؟
نوبل فیزیک به «پیام‌های شبح‌وار از فضا» رسید
آغاز انتخاب رشته کنکور ۱۴۰۵؛ لزوم دریافت رسید انتخاب رشته
آمادگی ۴۰ کشور برای حضور در مسابقات بین‌المللی قرآن
جستارهایی در فلسفه علوم حکمی کتاب شد
تفاهم‌نامه چهارجانبه طرح رداکارت دانشجویان فردا ۱۴ مهر امضاء می‌شود
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.