پژوهشگران دانشگاه اراک موفق شدند هیدروژل نانوکامپوزیتی تولید کنند که از آن می توان در درمان فتودینامیکی سلول‌های سرطانی و آسیب‌دیدگی‌های بافت‌های نرم بدن از جمله پوست استفاده کرد.

به گزارش گروه علمی ایرنا از ستاد ویژه توسعه فناوری نانو ریاست جمهوری، هیدروژل‌ها شبکه‌های سه‌بعدی آب‌دوست و دارای اتصالات عرضی هستند که در تماس با آب متورم می‌شوند، اما حل نمی‌شوند. این ترکیبات می‌توانند اشکال فیزیکی مختلفی شامل ورقه، میکروذره، نانوذره و ساختار پوششی و فیلم داشته باشند. به دلیل همین تنوع ساختار، هیدروژل ها به‌ طور متداول در زمینه‌های گوناگون پژوهشی نظیر زیست حسگرها، مهندسی بافت، جداسازی مولکول‌های زیستی یا سلول‌ها و تنظیم چسبندگی زیستی مواد مورد استفاده قرار می‌گیرند.

دکتر علیرضا کریمی پژوهشگر دانشگاه اراک، ضمن یادآوری کاربرد گسترده و روزافزون هیدروژل‌ در حوزه‌های مختلف، گفت: پلیمر کیتوسان یک پلیمر طبیعی و دارای خواص زیست سازگاری بسیار خوب است، اما خواص مکانیکی ضعیفی دارد. ازاین‌رو در طرح حاضر سعی شده با ایجاد یک خاصیت نانوکامپوزیتی به کمک نانولوله‌های کربنی، هیدروژل‌هایی با خواص مطلوب زیستی، خودترمیم شوندگی، مکانیکی و ویژگی‌های الکتریکی تولید شود.

وی افزود: در طرح حاضر یک هیدروژل پایه کیتوسان سنتز شده است که دارای ساختار سه‌بعدی با اندازه حفرات در ابعاد نانو هستند. به‌علاوه این هیدروژل‌ها از خاصیت خود ترمیم شوندگی برخوردار بوده و خواص مکانیکی آنها با ایجاد یک ساختار نانوکامپوزیتی، به میزان قابل‌توجهی بهبود یافته است. این هیدروژل‌ها قادرند در مواقع آسیب‌دیدگی بدون نیاز به دخالت عوامل خارجی، خود را ترمیم کنند.

کریمی در رابطه با بهره‌گیری از فناوری نانو در انجام این طرح گفت: هیدروژل سنتز شده دارای ساختار نانومتخلخل است. به سبب این ویژگی، نسبت سطح به حجم آن به میزان قابل‌توجهی افزایش یافته و این موضوع موجب افزایش قابلیت جذب سطحی، برهمکنش با اتم‌ها، یون‌ها و مولکول‌ها می‌گردد. در واقع این ساختار می‌تواند مانند یک نانورآکتور عمل کند و علاوه بر حوزه‌ پزشکی، در زمینه‌های مختلف دیگری نظیر جداسازی گازها و ذخیره‌سازی انرژی کاربرد داشته باشد. از سوی دیگر، در سنتز این هیدروژل از نانولوله‌های کربنی بهره گرفته شده است. نانولوله‌های کربنی به سبب دارا بودن خواص منحصربه ‌فرد مکانیکی و الکتریکی، موجب شده‌اند هیدروژل سنتز شده نهایی، خواص مکانیکی و الکتریکی خود را از نانولوله‌های کربنی به ارث ببرند.

این محقق با اشاره به کاربرد این هیدروژل ها در دارورسانی هدفمند افزود:‌ هیدروژل‌های خودترمیم شونده این قابلیت را دارند تا در برابر تنش‌های وارد شده تغییر شکل داده و پس از رفع تنش دوباره به حالت اولیه‌ خود بازگردند. این ویژگی‌ها سبب می‌شود هیدروژل به ‌آسانی توسط یک سرنگ به بدن تزریق شود و بلافاصله پس از تزریق فرم اولیه خود را بازیابد. این ویژگی سبب می‌شود ژل به بافت موردنظر تزریق شده و مشکلات ناشی از جراحی و یا نگرانی به سبب انتشار نامناسب دارو مرتفع شود.

این تحقیقات از تلاش‌های دکتر علیرضا کریمی- عضو هیأت علمی دانشگاه اراک- و اعظم خدادادی- دانش‌آموخته‌ی مقطع دکترای دانشگاه اراک- است. نتایج این کار در مجله‌ ACS Applied Materials & Interfaces با ضریب تأثیر ۷/۱۴۵ (جلد ۸، شماره‌ی ۴۰، سال ۲۰۱۶، صفحات ۲۷۲۵۴ تا ۲۷۲۶۳) چاپ شده است.