Dr. Akhilesh K. Gaharwar, biträdande professor vid institutionen för biomedicinsk teknik, introducerar ett nytt koncept för att kontrollera vätningsegenskaperna genom att modulera atomära defekter i 2D nanomaterial. Detta arbete kastar nytt ljus över den roll atomära vakanser spelar för vätningsegenskaper som kan utnyttjas för att utveckla superhydrofoba ytor för biomedicinska tillämpningar. Kredit:Texas A&M University
Växtblad har en naturlig superkraft – de är designade med vattenavvisande egenskaper. Kallas en superhydrofob yta, denna egenskap gör att bladen kan rena sig från dammpartiklar. Inspirerad av sådana naturliga mönster, ett team av forskare vid Texas A&M University har utvecklat ett innovativt sätt att kontrollera en ytas hydrofobicitet för att gynna det biomedicinska området.
Forskare i Dr. Akhilesh K. Gaharwars labb vid Institutionen för biomedicinsk teknik har utvecklat en "lotuseffekt" genom att inkorporera atomära defekter i nanomaterial, som kan ha utbredda tillämpningar inom det biomedicinska området inklusive biosensing, lab-on-a-chip, blodavvisande, antifouling och självrengörande applikationer.
Superhydrofoba material används i stor utsträckning för självrengörande egenskaper hos enheter. Dock, nuvarande material kräver förändring av kemin eller topografin på ytan för att fungera. Detta begränsar användningen av superhydrofoba material.
"Att designa hydrofoba ytor och kontrollera vätningsbeteendet har länge varit av stort intresse, eftersom det spelar en avgörande roll för att uppnå självrengörande förmåga, " sa Gaharwar. "Men, det finns begränsade biokompatibla metoder för att kontrollera ytans vätningsbeteende enligt önskemål i flera biomedicinska och biotekniska tillämpningar."
Texas A&M-designen antar en "nanoblomliknande" sammansättning av tvådimensionella (2-D) atomlager för att skydda ytan från vätning. Teamet släppte nyligen en studie publicerad i Kemisk kommunikation . 2-D nanomaterial är en ultratunn klass av nanomaterial och har fått stor uppmärksamhet i forskning. Gaharwars labb använde 2-D molybdendisulfid (MoS2), en ny klass av 2-D nanomaterial som har visat enorm potential inom nanoelektronik, optiska sensorer, förnybara energikällor, katalys och smörjning, men har inte undersökts för biomedicinska tillämpningar. Detta innovativa tillvägagångssätt visar tillämpningar av denna unika klass av material till den biomedicinska industrin.
Superhydrofoba egenskaper hos nanomaterialbeläggning demonstreras. Kredit:Texas A&M University
"Dessa 2D nanomaterial med sitt sexkantiga packade skikt stöter bort vattenvidhäftning, dock, en saknad atom från det översta lagret kan tillåta enkel tillgång till vattenmolekyler av nästa lager av atomer under vilket gör att den går från hydrofob till hydrofil, " sa huvudförfattaren till studien, Dr. Manish Jaiswal, en senior forskarassistent i Gaharwars labb.
Denna innovativa teknik öppnar många dörrar för utökade tillämpningar inom flera vetenskapliga och tekniska områden. Den superhydrofoba beläggningen kan lätt appliceras på olika underlag som glas, hushållspapper, gummi eller kiseldioxid med lösningsmedelsavdunstning. Dessa superhydrofoba beläggningar har breda tillämpningar, inte bara för att utveckla självrengörande ytor i nanoelektronikenheter, men också för biomedicinska tillämpningar. Specifikt, studien visade att blod- och cellodlingsmedier som innehåller proteiner inte fäster vid ytan, vilket är mycket lovande. Dessutom, teamet undersöker för närvarande de potentiella tillämpningarna av kontrollerad hydrofobicitet i stamcellsöde.
