Forskere designer superhydrofobisk nanoflower til biomedicinske applikationer

Planteblade har en naturlig superkraft - de er designet med vandafvisende egenskaber. Kaldes en superhydrofob overflade, denne egenskab gør det muligt for blade at rense sig selv fra støvpartikler. Inspireret af sådanne naturlige designs, et team af forskere ved Texas A&M University har udviklet en innovativ måde at kontrollere hydrofobiciteten af ​​en overflade til gavn for det biomedicinske område.

Forskere i Dr. Akhilesh K. Gaharwar's laboratorium i Institut for Biomedicinsk Teknik har udviklet en "lotuseffekt" ved at inkorporere atomfejl i nanomaterialer, som kunne have udbredt anvendelse inden for det biomedicinske område, herunder biosensering, lab-on-a-chip, blodafvisende, anti-fouling og selvrensende applikationer.

Superhydrofobe materialer bruges i vid udstrækning til selvrensende egenskaber ved enheder. Imidlertid, nuværende materialer kræver ændring af kemien eller topografien af ​​overfladen for at fungere. Dette begrænser brugen af ​​superhydrofobe materialer.

"At designe hydrofobe overflader og kontrollere befugtningsadfærden har længe været af stor interesse, da det spiller en afgørende rolle i opnåelsen af ​​selvrensende evne, "Sagde Gaharwar." Men der er begrænset biokompatibel tilgang til at kontrollere overfladens befugtningsadfærd som ønsket i flere biomedicinske og bioteknologiske applikationer. "

Texas A&M-designet vedtager en 'nanoflower-lignende' samling af todimensionale (2-D) atomlag for at beskytte overfladen mod befugtning. Holdet offentliggjorde for nylig en undersøgelse offentliggjort i Kemisk kommunikation . 2-D nanomaterialer er en ultratynd klasse af nanomaterialer og har modtaget betydelig opmærksomhed inden for forskning. Gaharwar's laboratorium brugte 2-D molybdendisulfid (MoS2), en ny klasse af 2-D nanomaterialer, der har vist et enormt potentiale inden for nanoelektronik, optiske sensorer, vedvarende energikilder, katalyse og smøring, men er ikke blevet undersøgt for biomedicinske anvendelser. Denne innovative tilgang demonstrerer anvendelser af denne unikke klasse materialer til den biomedicinske industri.

"Disse 2-D nanomaterialer med deres sekskantede pakkede lag frastøder vandklæbning, imidlertid, et manglende atom fra det øverste lag kan give let adgang til vandmolekyler med det næste lag af atomer nedenunder, hvilket gør det transit fra hydrofobt til hydrofilt, "sagde hovedforfatter af undersøgelsen, Dr. Manish Jaiswal, en senior forskningsassistent i Gaharwar's laboratorium.

Denne innovative teknik åbner mange døre for udvidede anvendelser inden for flere videnskabelige og teknologiske områder. Den superhydrofobe belægning kan let påføres på forskellige substrater, såsom glas, serviet, gummi eller silica ved hjælp af opløsningsmiddelfordampningsmetoden. Disse superhydrofobe belægninger har udbredte anvendelser, ikke kun til udvikling af selvrensende overflader i nanoelektroniske enheder, men også til biomedicinske anvendelser. Specifikt, undersøgelsen viste, at blod og cellekulturmedier indeholdende proteiner ikke klæber til overfladen, hvilket er meget lovende. Ud over, teamet undersøger i øjeblikket de potentielle anvendelser af kontrolleret hydrofobicitet i stamcelleskæbnen.