الگوهای موازی و هم مرکز چین‌دار PDMS و کاربردهای بالقوه آن در پزشکی

مرجع پلیمر در بازار ایران (پلیم پارت):

چکیده

این مطالعه با هدف بررسی رفتار میکروبی با ساخت و استفاده از الگوهای موازی و هم‌مرکز چین‌دار بر روی زیرلایه‌های پلی دی متیل سیلوکسان (PDMS) انجام شد. این الگوها تولید شده و متعاقباً در لایه سیلیکا سخت می‌شوند و در نتیجه چین و چروک‌های قابل تشخیصی ایجاد می‌نمایند که می‌توان با استفاده از میکروسکوپ الکترونی و پراش نور، آن‌ها را آنالیز نمود. این ساختارها به هم راستایی باکتری‌های E. coli و میکرو ذرات سیلیکا در امتداد چین‌ها کمک می‌نمایند. درون این چین‌ها، E. coli چسبندگی و تحرک چرخشی بهتری را در نواحی با ترک‌های آبگریز نشان دادند. علاوه بر این، باکتری‌ها هنگام حرکت به‌وسیله چین‌های PDMS افزایش سرعت را نشان دادند؛ که نشان می‌دهد این ساختارها قادر به هدایت حرکت میکروبی هستند. علاوه بر این، الگوهای خاصی از تراز و رشد برای تکثیر E. coli در میکرو کانال‌های PDMS تحت شرایط محدود مشاهده ‌شد. تحلیل مورفولوژی باکتری‌ها و بیان ژن در پاسخ به محرک‌های شیمیایی، مانند گرادیان‌های ایزوپروپیل-𝜷-D-تیوگالاکتوزید (IPTG)، نشان داد که محیط شیمیایی تأثیر قابل توجهی دارد؛ که سلول‌های فیلامنتی در امتداد چین‌ها تراز شده‌اند. این نتایج کارایی الگوهای موازی و هم مرکز چین‌دار PDMS را در ایجاد شرایط تنظیم شده برای بررسی رفتار میکروبی نشان داد و به‌عنوان مشارکت‌های مهمی در زمینه‌های میکروبیولوژی و زیست پزشکی شناخته شد.

نتیجه‌گیری

این مطالعه نشان داد که ایجاد و استفاده مؤثر از الگوهای موازی و هم مرکز چین خورده بر روی زیر لایه‌های PDMS برای بررسی رفتار میکروبی، با تأکید خاص بر E. coli، امکان پذیر است. یافته‌های کلیدی این مطالعه نشان داد که می‌توان از عمل‌آوری پلاسما برای ایجاد الگوهای موازی و هم مرکز چین خورده با هدایت بالا بر روی PDMS استفاده نمود. همچنین این عمل‌آوری امکان هم‌راستایی میکرو ذرات و میکرو ارگانیسم‌ها را نیز فراهم نمود. در این مطالعه مشخص شد؛ که رفتار E. coli هنگام تعامل با این میکرو ساختارها به‌ویژگی‌های توپوگرافیکی و آبگریزی سطح وابسته می‌باشد. به‌ویژه، باکتری‌ها در مکان‌های ترک در PDMS چسبندگی و حرکت چرخشی قابل توجهی نشان دادند. علاوه بر این، چین خوردگی‌های PDMS کانال‌های میکروسکوپی ایجاد می‌نمایند که فضاهای محدودی را برای هم‌راستایی و توسعه سریع میکرو ارگانیسم‌ها فراهم می‌آورند. این امر به درک بهتر رشد باکتری‌ها در شرایط محدودیت‌های فیزیکی کمک می‌نماید.

این مطالعه همچنین نشان داد که محیط شیمیایی تغییر یافته توسط چین و‌ چروک‌های PDMS تأثیر قابل توجهی بر بیان ژن و مورفولوژی باکتری‌ها دارد. چین و‌ چروک‌های PDMS قابلیت هدایت هم‌راستایی باکتری‌ها و ایجاد گرادیان‌های غلظت را فراهم می‌نمایند و این امر آن‌ها را به بستر ارزشمندی برای بررسی رفتار میکروبی در شرایط کنترل شده تبدیل می‌نماید. نتایج این مطالعه قابلیت‌های میکرو ساختارهای مبتنی بر PDMS را در کاربردهایی مانند حسگرهای تنش، مواد رنگی معماری و مطالعات میکروبیولوژیکی برجسته می‌نماید. این یافته‌ها درک قابل توجهی از تعاملات فیزیکی و شیمیایی بین میکروب‌ها و میکرو محیط‌های آن‌ها ارائه داد. علاوه بر این، انتظار می‌رود که نتایج این تحقیق در مورد میکرو ساختارهای مبتنی بر PDMS نه تنها به توسعه کاربردهای زیست پزشکی و محیطی کمک نماید، بلکه در تحقیقات بنیادی در مورد مکانیزم عفونت انسانی میکرو ارگانیسم‌های مرتبط با ساختار پرزهای روده بزرگ و کنترل تشکیل بیوفیلم میکروبی نیز مورد استفاده قرار گیرد.

دانلود فایل: الگوهای موازی و هم مرکز چین‌دار پلی‌دی‌متیل‌سیلوکسان و کاربردهای بالقوه آن‌ها در پزشکی

Reference

Kim, T. Y., Kim, H. J., Lim, M. C., & Kim, Y. R. (2024). Parallel Concentric Wrinkled Polydimethylsiloxane Patterns and Their Potential Biomedical Applications. Advanced Materials Interfaces, 11(36), 2400540.

DOI: https://doi.org/10.1002/admi.202400540

ترجمه و ویرایش: جواد برزوئی