ومن المتوقع أن يؤدي تطوير الباحثين في التخنيون إلى تسريع وتحسين وتقليل العمليات الصناعية لإنتاج البوليمر أيضًا
يقدم باحثون من كليتين في التخنيون استراتيجية جديدة لقياس القوى الميكانيكية في العمليات البيولوجية. الدراسة نشرت في- مجلة الجمعية الكيميائية الأمريكية بقيادة البروفيسور يهوشوا جرولمان وييفان ليو من كلية علوم وهندسة المواد بالتعاون مع البروفيسور تشارلز ديزندروك من كلية شوليش للكيمياء، هو مجال بحثي يتعامل مع تأثير القوى الميكانيكية على العمليات البيولوجية المختلفة. ويشكل قياس هذه القوى على المستوى الجزيئي تحديًا معقدًا، ومن المتوقع أن يسمح تطوير باحثي التخنيون بقياسات لم تكن ممكنة من قبل تُظهر البيولوجيا الميكانيكية المختلفة، والتي تطورت على مدى فترات زمنية طويلة، كفاءة عالية في "ترجمة" القوى الميكانيكية إلى إشارات بيولوجية. توفر هذه الأنظمة الطبيعية إلهامًا كبيرًا للتطورات الهندسية، ولكن من الصعب جدًا تقليد مستوى دقتها في الاصطناعي الأنظمة، خاصة على المستوى الجزيئي، لذلك فإن الاختراقات في هذا المجال لها أهمية كبيرة في العديد من السياقات، بما في ذلك نقل الأدوية داخل الجسم، ورصد العيوب في المادة، وتطوير مواد ذاتية الإصلاح.
تعتمد التكنولوجيا التي تم تطويرها في التخنيون على وحدات ميكانيكية – وحدات جزيئية، عندما يفرض عليها تغيير هيكلي، على سبيل المثال من خلال الضغط أو التمدد، فإنها تنتج إشارات كيميائية أو فيزيائية. ويشكل قياس هذه الإشارات، التي توفر معلومات عن حالة المادة، تحديًا تكنولوجيًا معقدًا للغاية، خاصة عندما يتطلب الأمر حساسية عالية في القياس. وتتميز التقنية التي طورها الباحثون بحساسية عالية جدًا مقارنة بالاستخدامات السابقة للثقوب الميكانيكية وتستجيب أيضًا لجهد كهربائي يبلغ 5% فقط - مما يجعلها وثيقة الصلة جدًا بالعمليات البيولوجية المختلفة التي لم يكن من الممكن رصدها حتى الآن. هذه التقنية ذات صلة بمجموعة متنوعة من المواد البيولوجية والاصطناعية. نجح باحثو التخنيون في إنتاج مادة حساسة للقوة من جزيء يسمى سبيروبيران، وبالتالي خلق نوع من الكاشف الجزيئي الذي يوفر معلومات حول القوى الميكانيكية في المادة. العملية المطلوبة هي عملية نقرة كيميائية، مما يعني أنها لا تتطلب عمليات متعددة الخطوات ولا تنطوي على منتجات ثانوية غير مرغوب فيها.
تم توضيح الإستراتيجية الجديدة، التي تسمى Dip-conjugate، في مقال حول تحليل ألياف صوف الألبكة - وهو حيوان من عائلة الجمال، وهو شائع بشكل خاص في أمريكا الجنوبية. وميزة هذه التكنولوجيا هي أنها قابلة للتطبيق على كل من المواد الاصطناعية والطبيعية، بما في ذلك المواد المنتجة من البروتينات والكربوهيدرات. ويقدر الباحثون أن هذه التكنولوجيا ستساهم في المجال الصناعي في تسريع وخفض تكلفة عمليات إنتاج الثقوب الميكانيكية في البوليمرات. وبالإضافة إلى التطبيقات البيولوجية، يشير الباحثون إلى أن "المواد التي طورناها قد تحول العديد من المواد البيولوجية والاصطناعية إلى أجهزة استشعار ذات حساسية غير عادية. ويمكن استخدامها أيضًا لتغليف مكونات الطائرات، بحيث تحذر من ظهور أعطال في هذه المكونات". ".
تم دعم البحث من قبل الصندوق الإسرائيلي لأبحاث السرطان (ICRF) والمؤسسة الوطنية للعلوم (ISF).
للمقال فيمجلة الجمعية الكيميائية الأمريكية
المزيد عن الموضوع على موقع العلوم:
