پژوهشگران آزمایشگاه ملی فیزیک ماده چگال در پژوهشگاه دانشهای بنیادی موفق به ارائه روشی نوآورانه و یکمرحلهای برای تولید نانحسگرهای پروتونی ویژه پایش تنفسی شدهاند. این روش از یک لیزر کمانرژی برای ایجاد همزمان ریزالگوها و نانوساختارهای کاربردی استفاده میکند و به این ترتیب نیاز به مراحل چندگانه و پیچیده که معمولاً در ساخت دستگاههای نانومقیاس به کار میرود، از بین میرود.
به گفته اعضای تیم تحقیقاتی، روش یکمرحلهای نه تنها زمان تولید را به طور قابل توجهی کاهش میدهد، بلکه هزینههای ساخت را نیز به میزان چشمگیری پایین میآورد. علاوه بر این، یکی از چالشهای بزرگ در ساخت دستگاههای نانویی، ایجاد ناهمخوانیهای ساختاری در طی مراحل مختلف تولید است که کیفیت محصول نهایی را تحت تأثیر قرار میدهد. این روش جدید با انجام تمام فرآیندها در یک مرحله، این مشکلات را به حداقل میرساند و محصولی پایدار و با کیفیت بالا ارائه میدهد.
برای اثبات توانمندی این فناوری، پژوهشگران نمونهای اولیه از یک نانحسگر پروتونی طراحی کردند که قادر به تحلیل آنی بازدم انسان است. آزمایشها نشان داد که این دستگاه در رطوبت نسبی بالاتر از ۵۵ درصد – محدوده معمولی رطوبت بازدم انسان – عملکرد سریع و پایداری دارد و میتواند تغییرات سریع رطوبت بازدم را با دقت بالا ردیابی کند. این ویژگیها اهمیت زیادی برای پایش سلامت تنفسی دارند، زیرا امکان شناسایی تغییرات کوچک در کیفیت و رطوبت تنفس را فراهم میکنند که میتواند نشانهای از مشکلات تنفسی حاد یا مزمن باشد.
پیشرفتهای اخیر در حوزه پایش تنفسی به ویژه در زمینه تشخیص زودهنگام اختلالات ریوی اهمیت بیشتری یافته است. دستگاههای پوشیدنی و قابل حمل نیازمند حسگرهایی هستند که هم کوچک و سبک باشند و هم واکنش سریع و دقت بالایی ارائه دهند. از سوی دیگر، مقرونبهصرفه بودن حسگرها یکی از شروط اصلی برای گسترش استفاده شخصی و بالینی از این فناوریها است. در این میان، روشهای سادهسازیشده تولید، مانند تکنیک یکمرحلهای ارائه شده توسط پژوهشگران ایرانی، میتوانند نقش کلیدی در افزایش دسترسی به این فناوریها ایفا کنند.
ویژگی برجسته دیگر این تکنیک، سازگاری آن با طیف گستردهای از مواد است. به این معنی که کاربردهای آن محدود به نانحسگرهای پروتونی نمیشود و میتواند در زمینههای مختلف علمی و صنعتی مورد استفاده قرار گیرد. به عنوان مثال، این روش میتواند در توسعه کاتالیزورها، مؤلفههای فوتونیک، عناصر ذخیرهسازی انرژی و سایر دستگاههای پایش پزشکی به کار رود. چنین انعطافپذیری، پژوهشگران را قادر میسازد تا با کمترین تغییرات در فرایند، نانوساختارهای متنوعی برای کاربردهای مختلف تولید کنند.
پژوهشگران همچنین تأکید کردهاند که کاهش نیاز به تجهیزات پیشرفته و مصرف انرژی پایین این فناوری، مزیتهای زیستمحیطی و اقتصادی مهمی را به همراه دارد. تولید پایدار و کاهش مصرف انرژی از مهمترین مسائل در صنعت نانو و فناوریهای پزشکی محسوب میشوند، و این روش میتواند نمونهای از تحقق این اهداف باشد.
تیم تحقیقاتی پیشبینی میکند که رویکرد تکمرحلهای آنها میتواند به عنوان یک فناوری پایه برای تولید انبوه مواد کارکردی مورد استفاده قرار گیرد و مسیر تجاریسازی سامانههای حسگری نسل آینده را هموار کند. چنین رویکردی میتواند نه تنها کاربردهای پزشکی و شخصی را متحول کند، بلکه زمینههای صنعتی و تحقیقاتی دیگر مانند الکترونیک، فوتونیک و ذخیرهسازی انرژی را نیز دستخوش تغییرات اساسی نماید.
از سوی دیگر، کاربردهای عملی این فناوری در پایش تنفس میتواند زندگی روزمره انسانها را متحول کند. تصور کنید دستگاههای پوشیدنی که به صورت مداوم کیفیت تنفس فرد را بررسی میکنند و در صورت مشاهده هر گونه تغییر غیرطبیعی، هشدار میدهند. چنین سامانههایی میتوانند به ویژه برای بیماران مبتلا به بیماریهای مزمن ریوی یا افرادی که در محیطهای پرخطر کار میکنند، زندگی نجاتبخشی ارائه دهند.
در مجموع، این دستاورد علمی، نمونهای بارز از تلفیق نوآوریهای فناوری نانو با نیازهای پزشکی و زیستمحیطی است. تکنیک لیزری یکمرحلهای، علاوه بر سادهسازی فرآیند تولید و کاهش هزینهها، افقهای جدیدی را در طراحی و ساخت دستگاههای پایش سلامت باز میکند و میتواند به نقطه عطفی در توسعه نسل آینده حسگرها تبدیل شود.
با توجه به این پیشرفتها، میتوان انتظار داشت که در آینده نزدیک، نانحسگرهای پروتونی و سایر دستگاههای مشابه، نه تنها در بیمارستانها و مراکز درمانی بلکه در منازل و محیطهای کاری نیز کاربردی شوند و نقش مؤثری در پیشگیری و مدیریت اختلالات تنفسی ایفا کنند.
منبع خبر : tvbrics.com
نظرات کاربران