| تاریخ ارسال: 1399/3/7 |
پوست دوم در برابر عوامل شیمیایی و بیولوژیکی محافظت میکند
ایمنی شخصی به تجهیزات حفاظتی متکی است که متأسفانه هنوز بسیار باقی مانده اند. به عنوان مثال، قابلیت تنفس زیاد (یعنی انتقال بخار آب از بدن پوشنده به دنیای خارج) در لباسهای نظامی محافظ برای جلوگیری از تنش گرما و خستگی هنگامی که سربازان درگیر مأموریت ها در محیط های آلوده هستند، بسیار مهم است. همان مواد (جاذب ها یا لایه های مانع) که در پوشاک فعلی محافظت ایجاد میکنند نیز به طور زیان آوری از قابلیت تنفس زیاد جلوگیری میکنند.
برای مقابله با این چالش ها، تیمی چند موسسه ای از پژوهشگران به سرپرستی پژوهشگر Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL)، Francesco Fornasiero، پارچه ای هوشمند و با قابلیت تنفس طراحی کرده اند که به منظور محافظت از پوشندگان در برابر عوامل جنگی بیولوژیکی و شیمیایی طراحی شده است. از این نوع مواد می توان در محیط های کلینیکی و پزشکی نیز استفاده کرد. این کار به تازگی بصورت آنلاین در Material Advanced Functional منتشر شده است و نشان دهنده ی اتمام موفقیت آمیز فاز اول این پروژه است که توسط آژانس کاهش تهدید دفاعی از طریق مواد چند منظوره پویا برای برنامه دوم پوست "D[MS]۲" تأمین میشود.
Fornasiero گفت: "ما ماده ی هوشمندی را نشان دادیم که با ترکیب موفق دو عنصر کلیدی: یک لایه غشای پایه شامل تریلیون تخلخل های نانولوله ی کربن هم راستا و یک لایه پلیمری پاسخگو به تهدید که بر روی سطح ممبران پیوند زده شده است، هم قابل تنفس و هم محافظ است. "
این نانولوله های کربنی (استوانه های گرافیکی با قطر بیش از ۵۰۰۰ برابر کوچکتر از موی انسان) میتوانند به راحتی مولکولهای آب را از طریق فضای داخلی خود انتقال دهند و در عین حال همه ی تهدیدات زیستی را نیز مسدود کنند، که نمیتوانند در تخلخل های ریز قرار گیرند. این یافته ی کلیدی قبلاً در Advanced Material منتشر شده بود.
این تیم نشان داده است که نرخ انتقال بخار رطوبت از طریق نانولوله های کربنی، با کاهش قطر لوله ها افزایش مییابد و برای کوچکترین اندازه تخلخلی که در این پژوهش در نظر گرفته شده است، آنقدر سریع است که به آنچه در فاز گازی اندازه گیری میشود، نزدیک میشود. این روند شگفت آور است و دلالت بر این دارد که نانولوله های کربنی تک جداره (SWCNTs) به عنوان تخلخل های هادی رطوبت، بر محدودیت مبادله ی تنفس/ محافظت نمایش داده شده توسط مواد متخلخل سنتی غلبه میکنند، بر طبق گفته یFornasiero . بنابراین، با کاهش قطرSWCNT ، به طور همزمان انتخاب اندازه و نفوذپذیری بخار آب بهبود مییابد.
برخلاف عوامل زیستی، تهدیدهای شیمیایی کوچکتر هستند و میتوانند در منافذ نانولوله قرار بگیرند. برای افزودن محافظت در برابر خطرات شیمیایی، لایهای از زنجیره های پلیمری روی سطح ماده رشد داده می شود، که در تماس با تهدید به طور برگشت پذیری فرو میریزد، بنابراین موقتاً منافذ را مسدود میکند.
Timothy Swager، همکار در موسسه فناوری ماساچوست است که پلیمر پاسخگو را تولید کرده است، گفت: "این لایه ی پویا اجازه میدهد که مواد کاملاً هوشمند باشند و فقط در زمان و مکان مورد نیاز محافظت کنند." این پلیمرها برای انتقال از حالت گسترده به حالت فروپاشی در تماس با تهدیدهای ارگانوفسفات، مانند sarin طراحی شده اند. وی افزود: "ما تأیید کردیم که هم شبیه سازها و هم عوامل زنده باعث تغییر حجم مورد نظر میشوند."
این تیم نشان داد که مممبران های پاسخگو از قابلیت تنفس کافی در حالت تخلخل باز برای برآورده کردن الزامات حامی مالی برخوردار هستند. در حالت بسته، نفوذ تهدیدها از طریق مواد به میزان چشمگیری با دو برابر اندازه کاهش مییابد. با قابلیت تنفس و محافظت هوشمندانه ی نشان داده شده از این ماده، انتظار میرود که در یک راحتی حرارتی به طور قابل توجهی بهبود یافته برای مصرف کننده برگردانده و موجب افزایش زمان امکان پوشیدن ادوات محافظ، چه در بیمارستان و چه در میدان نبرد شود.
Kendra McCoy، مدیر برنامه DTRA که نظارت بر این پروژه را دارد، گفت: "ایمنی جنگجویان، کارکنان پزشکی و اولین پاسخ دهندگان در حین انجام عملیات طولانی مدت در محیط های خطرناک، به تجهیزات محافظت شخصی متکی است که نه تنها محافظت میکند بلکه میتواند نفس بکشد." "برنامه DTRA Second Skin برای رفع این نیاز با پشتیبانی از تولید مواد جدیدی که به طور مستقل با محیط سازگار شده و حداکثر راحتی و حفاظت را برای ساعتهای زیادی به حداکثر می رسانند، طراحی شده است."
در مرحله بعدی این پروژه، هدف تیم متحد شدن برای رسیدن به محافظت در برابر تهدیدات شیمیایی اضافی و بهبود کشش مواد برای مناسبتر شدن برای بدن است، بنابراین نزدیکتر پوست انسان را تقلید میکنند.
گردآورندگان: دکتر آدرینه ملک خاچاطوریان- مهندس ریحانه گودرزی
برای مقابله با این چالش ها، تیمی چند موسسه ای از پژوهشگران به سرپرستی پژوهشگر Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL)، Francesco Fornasiero، پارچه ای هوشمند و با قابلیت تنفس طراحی کرده اند که به منظور محافظت از پوشندگان در برابر عوامل جنگی بیولوژیکی و شیمیایی طراحی شده است. از این نوع مواد می توان در محیط های کلینیکی و پزشکی نیز استفاده کرد. این کار به تازگی بصورت آنلاین در Material Advanced Functional منتشر شده است و نشان دهنده ی اتمام موفقیت آمیز فاز اول این پروژه است که توسط آژانس کاهش تهدید دفاعی از طریق مواد چند منظوره پویا برای برنامه دوم پوست "D[MS]۲" تأمین میشود.
Fornasiero گفت: "ما ماده ی هوشمندی را نشان دادیم که با ترکیب موفق دو عنصر کلیدی: یک لایه غشای پایه شامل تریلیون تخلخل های نانولوله ی کربن هم راستا و یک لایه پلیمری پاسخگو به تهدید که بر روی سطح ممبران پیوند زده شده است، هم قابل تنفس و هم محافظ است. "
این نانولوله های کربنی (استوانه های گرافیکی با قطر بیش از ۵۰۰۰ برابر کوچکتر از موی انسان) میتوانند به راحتی مولکولهای آب را از طریق فضای داخلی خود انتقال دهند و در عین حال همه ی تهدیدات زیستی را نیز مسدود کنند، که نمیتوانند در تخلخل های ریز قرار گیرند. این یافته ی کلیدی قبلاً در Advanced Material منتشر شده بود.
این تیم نشان داده است که نرخ انتقال بخار رطوبت از طریق نانولوله های کربنی، با کاهش قطر لوله ها افزایش مییابد و برای کوچکترین اندازه تخلخلی که در این پژوهش در نظر گرفته شده است، آنقدر سریع است که به آنچه در فاز گازی اندازه گیری میشود، نزدیک میشود. این روند شگفت آور است و دلالت بر این دارد که نانولوله های کربنی تک جداره (SWCNTs) به عنوان تخلخل های هادی رطوبت، بر محدودیت مبادله ی تنفس/ محافظت نمایش داده شده توسط مواد متخلخل سنتی غلبه میکنند، بر طبق گفته یFornasiero . بنابراین، با کاهش قطرSWCNT ، به طور همزمان انتخاب اندازه و نفوذپذیری بخار آب بهبود مییابد.
برخلاف عوامل زیستی، تهدیدهای شیمیایی کوچکتر هستند و میتوانند در منافذ نانولوله قرار بگیرند. برای افزودن محافظت در برابر خطرات شیمیایی، لایهای از زنجیره های پلیمری روی سطح ماده رشد داده می شود، که در تماس با تهدید به طور برگشت پذیری فرو میریزد، بنابراین موقتاً منافذ را مسدود میکند.
Timothy Swager، همکار در موسسه فناوری ماساچوست است که پلیمر پاسخگو را تولید کرده است، گفت: "این لایه ی پویا اجازه میدهد که مواد کاملاً هوشمند باشند و فقط در زمان و مکان مورد نیاز محافظت کنند." این پلیمرها برای انتقال از حالت گسترده به حالت فروپاشی در تماس با تهدیدهای ارگانوفسفات، مانند sarin طراحی شده اند. وی افزود: "ما تأیید کردیم که هم شبیه سازها و هم عوامل زنده باعث تغییر حجم مورد نظر میشوند."
این تیم نشان داد که مممبران های پاسخگو از قابلیت تنفس کافی در حالت تخلخل باز برای برآورده کردن الزامات حامی مالی برخوردار هستند. در حالت بسته، نفوذ تهدیدها از طریق مواد به میزان چشمگیری با دو برابر اندازه کاهش مییابد. با قابلیت تنفس و محافظت هوشمندانه ی نشان داده شده از این ماده، انتظار میرود که در یک راحتی حرارتی به طور قابل توجهی بهبود یافته برای مصرف کننده برگردانده و موجب افزایش زمان امکان پوشیدن ادوات محافظ، چه در بیمارستان و چه در میدان نبرد شود.
Kendra McCoy، مدیر برنامه DTRA که نظارت بر این پروژه را دارد، گفت: "ایمنی جنگجویان، کارکنان پزشکی و اولین پاسخ دهندگان در حین انجام عملیات طولانی مدت در محیط های خطرناک، به تجهیزات محافظت شخصی متکی است که نه تنها محافظت میکند بلکه میتواند نفس بکشد." "برنامه DTRA Second Skin برای رفع این نیاز با پشتیبانی از تولید مواد جدیدی که به طور مستقل با محیط سازگار شده و حداکثر راحتی و حفاظت را برای ساعتهای زیادی به حداکثر می رسانند، طراحی شده است."
در مرحله بعدی این پروژه، هدف تیم متحد شدن برای رسیدن به محافظت در برابر تهدیدات شیمیایی اضافی و بهبود کشش مواد برای مناسبتر شدن برای بدن است، بنابراین نزدیکتر پوست انسان را تقلید میکنند.
گردآورندگان: دکتر آدرینه ملک خاچاطوریان- مهندس ریحانه گودرزی
منبع: https://nano-magazine.com/news/۲۰۲۰/۵/۷/second-skin-protects-against-chemical-biological-agents