Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy
Sign in to follow this  
KopalniaWiedzy.pl

Japoński węglowy plaster

Recommended Posts

Japońscy naukowcy z Narodowego Instytutu Zaawansowanych Nauk Przemysłowych i Technologii Przemysłowych (AIST) stworzyli zintegrowaną trójwymiarową strukturę z nanorurek węglowych, wykorzystując do tego celu pojedynczą warstwę nanorurek.

Japończycy zbudowali plaster z nanorurek węglowych i wykorzystali techniki litograficzne do umieszczenia na nim różnych struktur.

Uczeni umieścili na krzemowym substracie katalizator oraz cienką warstwę nanorurek. Na krzemie rosną pionowo ustawione nanorurki. Po wzroście umieszcza je się w płynie, a następnie szybko wyciąga, co powoduje, że nanorurki "przewracają się", tworząc gęstą warstwę. W czasie wysychania jeszcze bardziej się zagęszczają i silniej przylegają do krzemowego podłoża.

Gęstość warstwy węglowych nanorurek o średnicy 2,8 nanometra ułożonych w pionie wynosi 0,03 grama na centymetr sześcienny. Po utworzeniu plastra wzrasta ona do 0,5 grama na cm3.

Węglowy plaster jest lekki i bardzo wytrzymały. Jest jednocześnie niezwykle giętki, a utworzone na nim połączenia nie ulegają przerwaniu nawet wówczas, gdy plaster zegniemy pod kątem większym niż 90 stopni. Oporność elektryczna plastra wynosi 0,008 Ωcm w kierunku równoległym do ułożenia nanorurek i 0,2 Ωcm w kierunku prostopadłym.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now
Sign in to follow this  

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      Oleg Prezhdo i Vitaly Chaban z Uniwersytetu w Rochester znaleźli nowy sposób na otwarcie pojemnika z lekiem, kiedy już dotrze na właściwe miejsce w organizmie. Wystarczy podgrzać wodę w węglowych nanorurkach.
      Naukowcy przeprowadzili symulację i stwierdzili, że woda w nanorurkach wrze przy temperaturze wyższej niż zwykle, a niewielki wzrost temperatury powyżej temperatury wrzenia prowadzi do szybszego wzrostu ciśnienia pary niż w przypadku dużego pojemnika.
      Panowie uważają, że szybki wzrost ciśnienia można by wykorzystać do dostarczenia leków. Lasery działające na podczerwień wybiórczo podgrzewałyby nanorurki, nie uszkadzając przy tym okolicznych tkanek.
      Akademicy wyjaśniają, że punkt wrzenia da się precyzyjnie kontrolować za pomocą średnicy nanorurek. W ich wnętrzu należy umieścić polarne cząsteczki leku, no i oczywiście rozpuszczalnik (polarność polega na występowaniu elektrycznego momentu dipolowego, wynikającego z nierównomiernego rozmieszczenia ładunków w cząsteczce). Prezhdo i Chaban zwrócili uwagę na nanorurki jako podstawę systemu nowoczesnego dostarczania leków, ponieważ są one hydrofobowe i mają zdolność absorbowania światła penetrującego tkanki. Do eksperymentów wybrano ciprofloksacynę - chemioterapeutyk z grupy fluorochinolonów, który wykazuje działanie bakteriobójcze.
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Podczas zawału część komórek serca obumiera. Dotąd chirurdzy nie umieli tego naprawić, jednak specjaliści z Brown University oraz India Institute of Technology Kanpur opracowali specjalną nanołatę. Stworzyli rodzaj rusztowania, w którego skład wchodzą nanowłókna węglowe i polimer - poli(kwas mlekowy–co–kwas glikolowy). Podczas testów udowodniono, że nanołata regeneruje zarówno kardiomiocyty, jak i neurony, co oznacza, że obumarły rejon powraca znów do życia (Acta Biomaterialia).
      Pomysł jest taki, by zastosować coś, co pomoże w regeneracji uszkodzonej tkanki, dzięki czemu otrzymamy zdrowe serce – opowiada David Stout ze Szkoły Inżynierii w Brown. Wzmocnienie serca jest bardzo istotne, ponieważ tkanka bliznowata osłabia narząd i zwiększa ryzyko kolejnych zawałów. Indyjsko-amerykański zespół nieprzypadkowo zdecydował się na nanorurki węglowe, są one bowiem doskonałymi przewodnikami, zapewniają więc sieć elektrycznych połączeń, na których serce polega, by móc stale bić. Naukowcy zespolili nanorurki, wykorzystując kopolimer kwasu mlekowego z kwasem glikolowym (PLGA). W ten sposób powstała siatka o długości ok. 22 milimetrów i grubości rzędu 15 mikronów. Wg Stouta, przypomina ona czarny bandaż. Podczas badań siatkę układano na podłożu szklanym i sprawdzano, czy kardiomiocyty ją skolonizują i się namnożą.
      Po 4 godzinach powierzchnię zaszczepionych kardiomiocytami włókien węglowych o średnicy 200 nanometrów kolonizowało 5-krotnie więcej komórek mięśnia sercowego niż próbkę kontrolną złożoną wyłącznie z kopolimeru. Po 5 dniach gęstość powierzchni była już 6-krotnie większa niż w próbce kontrolnej. Po 4 dniach gęstość neuronów również się podwoiła.
      Akademicy podkreślają, że nanołata działa, ponieważ jest elastyczna i wytrzymała, może się więc rozciągać i kurczyć jak prawdziwa tkanka serca. Zespół chce ulepszyć swój wynalazek, by dokładniej naśladować czynność elektryczną serca, a także zbudować model in vitro, żeby sprawdzić, jak materiał reaguje na bicie serca i jego napięcie elektryczne.
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Inżynierowie z Uniwersytetu Południowej Kalifornii uzyskali funkcjonującą synapsę z węglowych nanorurek. Rozwiązanie będzie można wykorzystać w protezach mózgowych lub po spięciu wielu takich synaps, do stworzenia syntetycznego mózgu.
      Pracami zespołu kierowali profesorowie Alice Parker i Chongwu Zhou. Parker zaczęła się zastanawiać nad możliwościami uzyskania sztucznego mózgu już w 2006 roku. "Chcieliśmy uzyskać odpowiedź na pytanie: czy możemy zbudować obwód, który działałby jak neuron? Następny krok był jeszcze bardziej złożony. Jak z takich obwodów zbudować strukturę naśladującą działanie mózgu, w którym znajduje się 100 mld neuronów, a na jedną komórkę nerwową przypada 10 tysięcy synaps?".
      Pani profesor podkreśla, że od rzeczywistego sztucznego mózgu dzielą nas jeszcze lata pracy. Następną przeszkodą, z jaką muszą się teraz zmierzyć naukowcy, jest odtworzenie w obwodach naturalnej plastyczności mózgu. Ludzki mózg stale pozyskuje bowiem nowe neurony, tworzy nowe połączenia i przystosowuje się do zmieniających się warunków. Odtworzenie tych procesów w syntetycznych obwodach to nie lada wyzwanie.
      Parker pokłada spore nadzieje w obecnych badaniach nad inteligencją. Wg niej, ich wyniki będą mieć decydujące znaczenie dla wielu dziedzin nauki: od rozwoju prostetycznej nanotechnologii w celu leczenia pourazowego uszkodzenia mózgu (ang. traumatic brain injury, TBI) po nowoczesne samochody, które chroniłyby kierowcę i pasażerów w nieosiągalnym dotąd stopniu.
      Tranzystor CNTFET (od ang. Carbon Nanotubes FET) uzyskano z nanorurek węglowych, ułożonych równolegle między źródłem i drenem ze stopu palladu z tytanem. Bramkę o średnicy 50 nm utworzono z dwutlenku krzemu.
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Nowy materiał z nanorurek węglowych może zastąpić szeroko obecnie wykorzystywaną lepkosprężystą gumę silikonową. Ta ostatnia zachowuje swoje właściwości w stosunkowo niewielkim zakresie temperatur (od minus 55 do plus 300 stopni Celsjusza), tymczasem wynalazek Japończyków sprawdza się przy temperaturach z przedziału od -196 do 1000 stopni Celsjusza. Pomysłodawcy już snują plany odnośnie jego wykorzystania i wspominają choćby o kołach w pojazdach kosmicznych.
      Przy temperaturach powyżej 300 stopni Celsjusza guma silikonowa się rozpada, a poniżej -55 przechodzi zeszklenie (a w stanie szklistym twardnieje). Dr Ming Xu i zespół z Advanced Industrial Science and Technology (AIST) w Tsukubie wpadli na trop zupełnie innego rozwiązania - losowej sieci długich nanorurek węglowych. W temperaturach od -140 do 600 st. Celsjusza moduły sprężystości i stratności, stabilność częstotliwości, poziom odwracalności deformacji (elastyczności) i wytrzymałość zmęczeniowa materiału pozostawały niezmienne. Wg członków zespołu, opisywana stabilność temperaturowa to wynik rozpraszania energii przez miejsca styku łączących i odłączających się nanorurek.
      Naukowcy zastosowali chemiczne osadzanie z fazy gazowej (ang. chemical vapor deposition). Ich materiał jest sprężysty jak guma, czyli po rozciągnięciu powraca do swojego pierwotnego kształtu, a jednocześnie ma konsystencję lepkiego miodu. Do odkrycia, jak to często bywa, doszło przypadkowo. Japończycy pracowali bowiem oryginalnie nad czymś, co nazwali roboczo "lasem nanorurkowym". Okazało się jednak, że po zmodyfikowaniu katalizatora nanorurki przestały się rozrastać tylko w górę, ale zaczęły tworzyć sieć losowych połączeń. Xu porównała to do pomostów w postaci rozciągniętych między drzewami dżungli lian.
      Dotąd przeprowadzono bardzo niewiele badań na temat lepkosprężystości nanorurek węglowych. Być może dlatego, że trudno je uzyskać, a w wysokich temperaturach szybko ulegają utlenieniu. Pani Xu uważa, że w przyszłości materiał będzie można dostosować do konkretnych potrzeb, zwiększając np. na zamówienie jego elastyczność. Wierzy też w to, że zakres temperatur, przy których nanorurkowa dżungla z lianami zachowuje swoje właściwości, da się jeszcze rozszerzyć.
    • By KopalniaWiedzy.pl
      By sprawdzić, czy rana nie uległa zakażeniu, trzeba zdejmować opatrunek. Dzięki nowemu materiałowi naukowców z Fraunhofer-Einrichtung für Modulare Festkörper-Technologien (EMFT) w Monachium nie będzie to już konieczne, ponieważ w razie infekcji plaster zmieni kolor z żółtego na różowy.
      Zdejmowanie materiałów opatrunkowych przy większych ranach jest nie tylko bolesne dla pacjenta, ale i stwarza możliwość dostania się do nich kolejnych bakterii. Dzięki wynalazkowi Niemców rana spokojnie się zagoi, a wszelkie patologiczne zmiany widać będzie na pierwszy rzut oka. Opracowaliśmy barwnik wskaźnikowy, który reaguje na różne wartości pH. Zintegrowaliśmy go z gazą i plastrem. Zdrowa skóra i wygojone rany mają zazwyczaj pH poniżej 5. Jeśli wartość wskaźnika rośnie i odczyn zmienia się z kwasowego na zasadowy, sugeruje to komplikacje. Gdy pH wynosi od 6,5 do 8,5, często mamy do czynienia z zakażeniem i papierek wskaźnikowy staje się różowy – tłumaczy dr Sabine Trupp.
      Stworzenie kontrolnego paska wskaźnikowego nie było wcale proste, ponieważ trzeba było uwzględnić szereg różnych wymogów. Barwnik musiał pozostać stabilny chemicznie po związaniu z włóknami opatrunku lub plastra, aby mieć pewność, że nie dostanie się do rany. Jednocześnie wskaźnik powinien zdecydowanie zmieniać barwę i wykazywać wrażliwość na zmiany pH we właściwym zakresie. Na szczęście wszystko się udało. Powstał prototyp, który pomyślnie przeszedł wstępne testy. W przyszłości Niemcy zamierzają wbudować w opatrunek czujnik optyczny połączony z wyświetlaczem. Materiał przejdzie też testy w "terenie". Zostanie sprawdzony w klinice dermatologicznej Uniwersytetu w Ratyzbonie. Dr Trupp poszukuje w przemyśle partnera, by skomercjalizować produkt.
×
×
  • Create New...