ساخت هیدروژل‌هایی با قابلیت کاربرد

به گزارش خبرنگار حوزه دانشگاه گروه علمی فرهنگی هنری خبرگزاری صدا و سیما به نقل از روابط عمومی دانشگاه صنعتی امیرکبیر، خانم سارا تراشی دانش‌آموخته دوره دکتری دانشگاه صنعتی امیرکبیر و مجری طرح «ساخت سامانه‌های هیدروژلی بر پایه کاراجینان/ پلیمر‌های آکریلاتی، تقویت‌شده با گرافن» که در قالب رساله دکتری به راهنمایی آقای دکتر حسین نازکدست از دانشکده مهندسی پلیمر دانشگاه صنعتی امیرکبیر اجرایی شد، عنوان کرد: امروزه با توجه به گسترش کاربرد هیدروژل‌های پلیمری به عنوان یکی از بیومواد مهم در صنایع پزشکی، سنتز هیدروژل‌هایی با خواص مکانیکی و بویژه چقرمگی مناسب توجه محققان بسیاری را به خود جلب کرده است. از طرفی، طراحی و ساخت هیدروژلی که بتواند میزان قابل توجهی از چقرمگی، قابلیت برگشت پذیری و خاصیت خود-ترمیمی را بطور همزمان ایجاد کند از جمله چالش‌های جدی در سنتز این دسته از محصولات است.

وی با اشاره به استفاده از روش سنتز هیدروژل‌ها با ساختار شبکه دوتایی (Double Network) به عنوان یک روش نوآورانه در این طرح، تاکید کرد: در تهیه هیدروژل‌های موردنظر از کاراجینان به عنوان یک پلیمر طبیعی حساس به دما برای تشکیل شبکه فیزیکی و از پلیمر‌های آکریلاتی به منظور تشکیل شبکه شیمیایی استفاده شد. همچنین نانوکامپوزیت هیدروژل‌ها حاوی گرافن‌اکساید نیز سنتز و مطالعه شدند.

وی گفت: نتایج مشاهدات این تحقیق نشان داد هیدروژل‌های تهیه شده، خواص مکانیکی کششی و فشاری بسیار مطلوب، هیسترزیس قابل توجه و مقاومت خستگی قابل قبولی را ایجاد می‌کنند. به علاوه بدلیل عملکرد تقویتی گرافن‌اکساید و حساسیت دمایی شبکه فیزیکی کاراجینان، این هیدروژل‌ها توانایی خود-ترمیمی ویژه و بازده برگشت‌پذیری چقرمگی تا بیش از ۹۷ درصد را نشان می‌دهند.

وی با بیان اینکه نوع روش پخت می‌تواند نقش بسزایی روی خواص هیدروژل‌های سنتز شده از طریق استراتژی شبکه دوتایی داشته باشد، اظهار داشت: در ادامه این پژوهش اثر دو نوع روش پخت-یووی و پخت-حرارتی روی ریزساختار و خواص فیزیکی و مکانیکی هیدروژل‌ها مورد مطالعه قرار گرفت که مهمترین نتیجه حاصل از آن، مشاهده دو نوع رفتار مکانیکی متفاوت شبه-پلاستیک و شبه-الاستومریک به ترتیب در نمونه‌های تهیه شده با پخت-یووی و پخت-حرارتی است. وی افزود: بر این اساس به منظور دستیابی به هیدروژلی با رفتار مکانیکی خاص، می‌بایست روش پختی متناسب با خواص و کاربرد مورد نظر انتخاب شود.

این محقق ادامه داد: در آخرین گام پروژه با هدف تکمیل تحقیقات، ایروژل‌های شبکه دوتایی (از طریق فرایند خشک‌کردن انجمادی هیدروژل‌ها) تهیه شد و کارایی آن‌ها از نظر جذب آلاینده‌های کاتیونی و آنیونی موجود در محلول‌های آبی مورد ارزیابی قرار گرفت. براساس نتایج حاصل، ایروژل‌های تهیه شده استحکام مکانیکی قابل توجه و خواص ارتجاعی مناسبی را نشان دادند، همچنین بازده بالایی در جذب انواع آلاینده‌ها به ویژه آلاینده‌های کاتیونی دارند.

خانم دکتر تراشی با اشاره به مزایای رقابتی این طرح خاطر نشان کرد: نوین بودن طرح و تقویت قابل ملاحظه خواص مکانیکی و خود-ترمیمی در نتیجه افزودن مقادیر بسیار اندک گرافن‌اکساید از بزرگترین مزایای این طرح است. حساسیت دمایی و خواص برگشت‌پذیری حرارتی مطلوب نیز از دیگر مزایای این هیدروژل‌هاست.

به گفته این محقق، تامین مواد شیمیایی مورد نیاز از جمله مشکلات اولیه برای اجرای این طرح بود که متاسفانه بدلیل تحریم‌ها بطول انجامید.

وی همچنین با اشاره به برخی کاربرد‌های این طرح گفت: از نتایج این پژوهش می‌توان در صنایع پزشکی برای ساخت ارگان‌های مصنوعی مانند غضروف، ماهیچه و پوست، ساخت داربست‌های پلیمری و سیستم‌های انتقال/رهایش دارو حساس به دما بهره گرفت، همچنین ایروژل‌های سنتز شده را می‌توان به عنوان جاذب برای حذف انواع آلاینده‌ها در تصفیه پساب‌های صنعتی مورد استفاده قرار داد.

گفتنی است بخشی از این طرح با همکاری آقای دکتر صدیفیان از دانشکده مهندسی شیمی دانشگاه کاشان انجام پذیرفت.
هم اکنون دو مقاله ISI از این پژوهش در نشریه‌های معتبر بین‌المللی به چاپ رسیده است. یک مقاله دیگر تحت داوری و دو مقاله نیز در دست نگارش است.