ساخت نسل جدید فرز‌های پزشکی با فناوری پلاسما و نانوپوشش در ایران

به گزارش گروه دانشگاه خبرگزاری دانشجو به نقل از روابط‌عمومی منطقه نوآوری ایران، مهدی عظیمیان، رئیس مرکز شتابدهی نوآوری، با اشاره به برگزاری پانزدهمین نمایشگاه بین‌المللی اینوتکس اظهار کرد: امسال پانزدهمین دوره نمایشگاه برگزار می‌شود و مرکز شتابدهی نوآوری نیز تلاش دارد در کنار این رویداد، برنامه‌های ویژه‌ای را برای اعضای خود و سایر بازیگران اکوسیستم رقم بزند.

 

 وی افزود: یکی از برنامه‌های امسال، حضور شتاب‌دهنده‌های عضو مرکز در قالب غرفه‌های نمایشگاهی اینوتکس است که تاکنون نزدیک به ۲۰ مجموعه برای حضور در این بخش ثبت‌نام کرده‌اند و قرار است حضوری فعال در نمایشگاه داشته باشند. شتاب‌دهنده‌های حاضر در اینوتکس تلاش خواهند کرد دستاورد‌ها و استارتاپ‌های تحت حمایت خود را معرفی کنند و از ظرفیت نمایشگاه برای توسعه ارتباطات و ایجاد فرصت‌های جدید استفاده کنند.

 

 رئیس مرکز شتابدهی نوآوری با اشاره به حضور سرمایه‌گذاران در اینوتکس خاطرنشان کرد: یکی از فرصت‌های مهم این حضور، ارتباط شتاب‌دهنده‌ها و استارتاپ‌های آنها با سرمایه‌گذاران حاضر در نمایشگاه است؛ موضوعی که می‌تواند زمینه شکل‌گیری ارتباطات جدید و جذب سرمایه برای کسب‌وکار‌های نوآور را فراهم کند.

 

 عظیمیان در ادامه از برگزاری هم‌زمان دهمین دوره رویداد «پردیس سامیت» خبر داد و اظهار کرد: برنامه دیگری که امسال در کنار اینوتکس دنبال می‌کنیم، برگزاری دهمین دوره «پردیس سامیت» است که تلاش داریم در روز دوم برگزاری اینوتکس، به‌صورت ترکیبی و هم‌زمان با این نمایشگاه برگزار شود.

 

 وی افزود: در این رویداد سالانه، اعضای مرکز شامل شتاب‌دهنده‌های نوآوری، فضا‌های کار اشتراکی، برگزارکنندگان رویداد‌های کارآفرینی و دیگر بازیگران اکوسیستم که با مرکز در ارتباط هستند، گرد هم خواهند آمد.

 رئیس مرکز شتابدهی نوآوری ادامه داد: هدف این است که اعضای اکوسیستم بتوانند به‌صورت هم‌زمان از ظرفیت‌های اینوتکس استفاده کنند و در پردیس سامیت نیز حضور داشته باشند و از این طریق، فرصت بیشتری برای تعامل، شبکه‌سازی و شکل‌گیری همکاری‌های جدید میان آنها ایجاد شود.

 

 عظیمیان با تأکید بر اهمیت این هم‌زمانی گفت: تلاش داریم ترکیب این دو رویداد، فرصت متفاوتی را برای اعضای اکوسیستم ایجاد کند؛ به‌گونه‌ای که شتاب‌دهنده‌ها و سایر بازیگران ضمن بهره‌برداری از ظرفیت‌های نمایشگاه اینوتکس، در گردهمایی سالانه پردیس سامیت نیز حضور داشته باشند.

 

 وی تصریح کرد: امیدواریم این برنامه‌ها بتواند زمینه‌ساز اتفاقات خوب و تازه‌ای برای رشد، پویایی و حرکت روبه‌جلوی اکوسیستم نوآوری باشد و ارتباط میان بازیگران مختلف این زیست‌بوم را بیش از گذشته تقویت کند.

 

 عظیمیان در پایان خاطرنشان کرد: هدف ما این است که از ظرفیت رویداد‌های بزرگ و اثرگذاری مانند اینوتکس برای ایجاد جریان‌های تازه در اکوسیستم استفاده کنیم و با کنار هم قراردادن شتاب‌دهنده‌ها، استارتاپ‌ها، سرمایه‌گذاران و سایر بازیگران، فرصت‌های جدیدی برای رشد و توسعه کسب‌وکار‌های نوآور ایجاد شود

به گزارش گروه دانشگاه خبرگزاری دانشجو به نقل از روابط‌عمومی منطقه نوآوری ایران، محسن علی‌اکبریان، رئیس مرکز رشد فناوری نخبگان پارک فناوری پردیس با تشریح برنامه‌های بخش استارتاپی اینوتکس ۲۰۲۶ (اینوتکس اکسپرس) اظهار داشت: شرایط خاص حاکم بر کشور در ماه‌های اخیر، بر فضای کسب‌وکار‌ها اثرگذار بوده است، اما با وجود این شرایط، استقبال از اینوتکس و حضور مجموعه‌های نوپا در این رویداد فراتر از انتظار بوده است.

 

 وی با اشاره به تغییر رویکرد بخش استارتاپی اینوتکس ۲۰۲۶ افزود: تاب‌آوری کسب‌وکار‌ها در شرایط بحرانی یکی از محور‌های اصلی برنامه‌های امسال است و موضوعاتی همچون جذب سرمایه، حفظ و نگهداشت سرمایه انسانی، توسعه محصولات جدید، خلق بازار‌های تازه و تبدیل تهدید‌های ناشی از بحران به فرصت، در برنامه‌های این بخش مورد توجه قرار گرفته است.

 

 علی‌اکبریان با اشاره به استقبال گسترده از بخش استارتاپی گفت: باتوجه‌به رویکرد چابک امسال و تلاش برای استفاده بهینه از فضای نمایشگاه، ظرفیت مشخصی برای پذیرش استارتاپ‌ها در نظر گرفته شد، اما تعداد درخواست‌های ثبت‌شده بیش از دوبرابر ظرفیت پیش‌بینی‌شده بود و در نهایت بر اساس اولویت زمانی ثبت‌نام، بیش از ۱۰۰ استارتاپ در نمایشگاه حضور خواهند داشت.

 

 رئیس مرکز رشد فناوری نخبگان ادامه داد: در بخش استارتاپی امسال چندین محور برای برنامه‌ها پیش‌بینی شده است که مجموعه‌ای از رویدادها، نشست‌ها، انتقال تجربه، معرفی محصولات و فرصت‌های سرمایه‌گذاری را در برمی‌گیرد

. از انتقال تجربه رشد انفجاری تا گفت‌و‌گو درباره توسعه کسب‌وکار

 وی یکی از برنامه‌های محوری بخش استارتاپی را رویداد «۱۰X» با محوریت رشد انفجاری عنوان کرد و گفت: در این برنامه مجموعه‌ای از سخنرانی‌ها و نشست‌های انتقال تجربه با حضور مدیران و دست‌اندرکاران کسب‌وکار‌های مطرح برگزار می‌شود تا تجربیات مسیر رشد این شرکت‌ها در اختیار مدیران استارتاپ‌ها و کسب‌وکار‌های نوپا قرار گیرد.

 به گفته علی‌اکبریان، در کنار این برنامه، پنل‌هایی با حضور متخصصان برای بررسی موضوعات مرتبط با توسعه کسب‌وکار و مسیر رشد شرکت‌های نوپا و استارتاپ‌ها برگزار خواهد شد.

  رونمایی از محصولات جدید استارتاپ‌ها در اینوتکس

 رئیس مرکز رشد فناوری نخبگان همچنین از پیش‌بینی فضایی برای رونمایی و لانچ محصولات جدید در اینوتکس ۲۰۲۶ خبر داد و افزود: در این بخش، امکان معرفی و عرضه اولیه چهار تا پنج محصول جدید استارتاپی فراهم خواهد شد تا این محصولات برای نخستین‌بار در فضای نمایشگاهی به مخاطبان معرفی شوند.

 

 وی یکی دیگر از برنامه‌های بخش استارتاپی را داوری نهایی متقاضیان عضویت در مرکز رشد فناوری نخبگان پارک پردیس دانست و گفت: متقاضیان این فرایند یک دوره آماده‌سازی حدوداً دوماهه و مجموعه‌ای از کارگاه‌های تخصصی را پشت سر گذاشته‌اند و در جریان نمایشگاه، طرح‌های خود را در حضور داورانی از حوزه‌های مختلف ارائه خواهند کرد.

 

کافه سرمایه؛ اتصال استارتاپ‌ها به سرمایه‌گذاران

 علی‌اکبریان با اشاره به توجه ویژه اینوتکس ۲۰۲۶ به تأمین مالی استارتاپ‌ها خاطرنشان کرد: کافه سرمایه و جلسات تجاری B۲B نیز در این دوره فعال خواهد بود تا زمینه ارتباط مستقیم شرکت‌های فناور و استارتاپ‌ها با سرمایه‌گذاران، صندوق‌ها و سایر مجموعه‌های تأمین مالی فراهم شود.

 وی افزود: در این بخش تلاش شده است مذاکرات سرمایه‌گذاری به شکل حرفه‌ای دنبال شود و استارتاپ‌ها بتوانند در کنار سرمایه‌گذاران، شتاب‌دهنده‌ها، پارک‌های علم‌وفناوری، مراکز نوآوری و دیگر بازیگران زیست‌بوم فناوری و نوآوری کشور، فرصت‌های همکاری و توسعه کسب‌وکار خود را دنبال کنند.

  از بحران تا فرصت؛ رویکرد تازه برای استارتاپ‌ها

 رئیس مرکز رشد فناوری نخبگان در پایان با اشاره به شرایط اقتصادی و تأثیر آن بر کسب‌وکار‌ها تأکید کرد: بحران‌ها در کنار چالش‌هایی که ایجاد می‌کنند، می‌توانند فرصت‌هایی را نیز به وجود آورند که ارزش آنها حتی از فرصت‌های موجود در شرایط عادی بیشتر باشد.

 

 علی‌اکبریان افزود: تجربه برخی کسب‌وکار‌ها در شرایط اخیر نشان داده است که با نگاه هوشمندانه و آینده‌نگر می‌توان از دل بحران‌ها مسیر‌های تازه‌ای برای رشد ایجاد کرد؛ از همین رو، یکی از رویکرد‌های اصلی بخش استارتاپی اینوتکس۲۰۲۶، تقویت نگاه رو به آینده و کمک به کسب‌وکار‌ها برای تبدیل شرایط دشوار به زمینه‌ای برای خلق فرصت‌های جدید است

به گزارش گروه دانشگاه خبرگزاری دانشجو؛ از ستاد ویژه توسعه فناوری نانو، پژوهشگران آزمایشگاه ملی آرگون وزارت انرژی ایالات متحده آمریکا (Argonne National Laboratory) با توسعه یک ابزار جدید مبتنی بر یادگیری ماشین، گام مهمی در جهت تغییر شیوه انجام آزمایش‌های مواد در مقیاس نانومتری برداشته‌اند.

 

این ابزار که «دونات» (DONUT) نام دارد، می‌تواند داده‌های پیچیده حاصل از آزمایش‌های پراش پرتو ایکس را تقریباً در لحظه تحلیل کند؛ قابلیتی که به دانشمندان اجازه می‌دهد به‌جای هفته‌ها یا ماه‌ها انتظار برای دریافت نتایج، در همان زمان انجام آزمایش درباره ادامه مسیر پژوهش تصمیم بگیرند.

 

این فناوری در منبع فوتونی پیشرفته (Advanced Photon Source) یا APS، یکی از تأسیسات کاربری دفتر علوم وزارت انرژی آمریکا، توسعه و آزمایش شده است. «دونات» با ارائه نتایج در زمان واقعی، نه‌تنها سرعت پژوهش‌های علمی را افزایش می‌دهد، بلکه امکان اصلاح و تنظیم آزمایش‌ها در حین اجرا را نیز فراهم می‌کند.

 

به این ترتیب، پژوهشگر می‌تواند متوجه شود آزمایش به نتیجه مطلوب نزدیک شده یا نیاز دارد مسیر دیگری را دنبال کند؛ اتفاقی که در روش‌های سنتی معمولاً پس از پایان آزمایش و طی فرایند طولانی تحلیل داده مشخص می‌شود.

 

نام DONUT مخفف عبارت «Diffraction with Optics for Nanobeam by Unsupervised Training» است و به یک شبکه عصبی آگاه از فیزیک اشاره دارد. ویژگی مهم این سامانه آن است که صرفاً بر اساس الگو‌های آماری داده‌ها آموزش نمی‌بیند، بلکه قوانین فیزیکی حاکم بر برهم‌کنش پرتو‌های ایکس متمرکز با مواد را نیز در فرایند تحلیل در نظر می‌گیرد.

 

این فناوری با استفاده از داده‌های خط پرتو «نانومسبار پرتو ایکس سخت» (Hard X-ray Nanoprobe) که به‌صورت مشترک در اختیار منبع فوتونی پیشرفته و مرکز مواد نانومقیاس (Center for Nanoscale Materials) قرار دارد، توسعه یافته است. مرکز مواد نانومقیاس نیز یکی از تأسیسات کاربری دفتر علوم وزارت انرژی آمریکا در آزمایشگاه ملی آرگون است.

 

«دونات» برای تفسیر سریع تصاویر پیچیده‌ای طراحی شده است که در روش «میکروسکوپی نانودیفراکشن پرتو ایکس پیمایشی» (Scanning X-ray Nanodiffraction Microscopy یا SXDM) تولید می‌شوند. این روش با استفاده از یک پرتو بسیار متمرکز پرتو ایکس، سطح نمونه را پیمایش می‌کند و اطلاعات ارزشمندی درباره ساختار بلوری مواد در اختیار پژوهشگران قرار می‌دهد.

 

چنین اطلاعاتی برای درک رفتار موادی که در فناوری‌هایی مانند باتری‌ها، کاتالیست‌ها، تجهیزات الکترونیکی پیشرفته و ادوات مغناطیسی مورد استفاده قرار می‌گیرند، اهمیت زیادی دارد.

 

با وجود قدرت بالای SXDM، داده‌های تولیدشده در این روش بسیار پیچیده‌اند و چندین لایه و بُعد اطلاعاتی را در خود جای می‌دهند. همین مسئله تحلیل و تفسیر آنها را به کاری زمان‌بر و دشوار تبدیل کرده است.

 

تا پیش از این، پژوهشگران در بسیاری از موارد مجبور بودند الگو‌های پراش پرتو ایکس اندازه‌گیری‌شده را به‌صورت دستی با الگو‌های شبیه‌سازی‌شده مقایسه کنند تا بتوانند ساختار و ویژگی‌های ماده را تشخیص دهند. این فرایند علاوه بر زمان‌بر بودن، احتمال بروز خطای انسانی را نیز افزایش می‌داد.

 

«دونات» با ترکیب هوش مصنوعی و یک مدل فیزیکی داخلی، رویکرد متفاوتی را ارائه می‌کند. این سامانه می‌تواند مستقیماً از داده‌های تجربی جمع‌آوری‌شده یاد بگیرد و برای آموزش به مجموعه‌داده‌هایی نیاز نداشته باشد که از پیش توسط متخصصان برچسب‌گذاری شده‌اند. در روش‌های متداول، متخصص باید هر الگوی پرتو ایکس را با پاسخ درست تطبیق دهد یا داده‌های مناسب را با شبیه‌سازی تولید کند تا الگوریتم بتواند از آنها بیاموزد. حذف یا کاهش این مرحله، مزیت مهمی برای پژوهشگرانی محسوب می‌شود که در تأسیسات تحقیقاتی پرتراکم مانند APS فعالیت می‌کنند.

 

آیلین لو، دانشمند محاسباتی دستیار در آزمایشگاه آرگون و دانشگاه کرنل، درباره این فناوری می‌گوید «دونات» به دانشمندان اجازه می‌دهد هم‌زمان با پیشرفت آزمایش، آنچه را درون ماده اتفاق می‌افتد مشاهده کنند. به گفته او، در گذشته ممکن بود پژوهشگر هفته‌ها منتظر بماند تا مشخص شود آزمایش موفق بوده است یا خیر، اما اکنون می‌توان پاسخ را تقریباً در همان لحظه دریافت کرد. نتیجه چنین تغییری، آزمایش‌های پربازده‌تر و فرصت‌های بیشتر برای کشف پدیده‌های جدید خواهد بود.

 

متئو چروکارا، دانشمند محاسباتی و سرپرست گروه در آزمایشگاه آرگون نیز بر انعطاف‌پذیری این سامانه تأکید کرده است. به گفته او، پژوهشگران می‌توانند «دونات» را با داده‌هایی که در ابتدای آزمایش جمع‌آوری می‌کنند آموزش دهند و حتی در طول آزمایش مشخص کنند که سامانه باید چه کمیتی را پیش‌بینی کند. به بیان ساده‌تر، هوش مصنوعی می‌تواند خود را با پرسش علمی جدیدی که پژوهشگر در جریان آزمایش مطرح می‌کند، تطبیق دهد.

 

سرعت و دقت «دونات» همچنین زمینه را برای شکل‌گیری نسل جدیدی از آزمایش‌های موسوم به «پژوهش خودران» یا «آزمایش‌های خودران» فراهم می‌کند. در چنین رویکردی، هوش مصنوعی می‌تواند بر اساس نتایج تازه به‌دست‌آمده، مرحله بعدی آزمایش را پیشنهاد یا حتی به‌صورت خودکار انتخاب کند.

 

این قابلیت به‌ویژه برای آزمایش‌هایی اهمیت دارد که در شرایط واقعی انجام می‌شوند و ویژگی‌های ماده در طول زمان تغییر می‌کند. در چنین شرایطی، تصمیم‌گیری سریع می‌تواند تفاوت میان یک آزمایش موفق و ساعت‌ها جمع‌آوری داده کم‌فایده باشد؛ بشر بالاخره پذیرفته است که لازم نیست همیشه بعد از تمام شدن کار بفهمد چه اشتباهی کرده است.

 

این فناوری همچنین می‌تواند ورود کاربران جدید به تأسیسات تحقیقاتی APS و مرکز مواد نانومقیاس را آسان‌تر کند. دانشجویان تحصیلات تکمیلی و پژوهشگران مهمان دیگر الزاماً برای شروع کار به مجموعه‌های بزرگی از داده‌های برچسب‌گذاری‌شده یا تخصص عمیق در تفسیر همه انواع داده‌های تولیدشده نیاز نخواهند داشت. در روش سنتی، تهیه چنین داده‌هایی مستلزم زمان و دانش تخصصی قابل‌توجهی است؛ زیرا متخصصان باید هر مجموعه داده را با دقت تحلیل یا شبیه‌سازی کرده و پاسخ صحیح را برای آن تعیین کنند.

 

اهمیت این قابلیت با ارتقای منبع فوتونی پیشرفته بیشتر می‌شود. نسخه ارتقایافته APS قادر است پرتو‌های ایکس پرشدت‌تری تولید کند و داده‌ها را با سرعت بسیار بالاتری نسبت به گذشته جمع‌آوری کند. بنابراین، سرعت تحلیل داده نیز باید هم‌پای سرعت تولید آن افزایش یابد. «دونات» می‌تواند این شکاف را کاهش دهد و به پژوهشگران اجازه دهد هم‌زمان با تولید داده، آنها را تحلیل کرده و درباره ادامه آزمایش تصمیم بگیرند.

 

پژوهشگران در گام بعدی قصد دارند دامنه استفاده از «دونات» را از تحلیل بلادرنگ داده‌ها به سمت خودکارسازی آزمایش‌ها گسترش دهند. یکی از مسیر‌های مورد بررسی، توسعه نسخه‌های جدید این فناوری برای میکروسکوپی خودران است؛ رویکردی که در آن ابزار‌های هوش مصنوعی می‌توانند بخشی از مراحل آزمایش را بدون نیاز به دخالت دائمی انسان هدایت کنند.

 

گروه پژوهشی همچنین در حال بررسی این موضوع است که آیا رویکرد «آگاه از فیزیک» به‌کاررفته در «دونات» می‌تواند برای سایر روش‌های تصویربرداری پیشرفته نیز مورد استفاده قرار گیرد یا خیر؛ روش‌هایی که آنها نیز حجم عظیمی از داده‌های پیچیده تولید می‌کنند و تحلیل آنها به ابزار‌های محاسباتی پیشرفته نیاز دارد.

 

پژوهشگران معتقدند چارچوب آموزشی مبتنی بر فیزیک این سامانه می‌تواند در طرح‌های بزرگ‌تر وزارت انرژی آمریکا، از جمله «ماموریت جنسیس» (Genesis Mission)، نیز نقش داشته باشد. این طرح ملی با هدف افزایش بهره‌وری علمی و سرعت‌بخشیدن به نوآوری از طریق استفاده گسترده از هوش مصنوعی در زیرساخت‌های علمی نسل آینده دنبال می‌شود.

«دونات» می‌تواند یکی از پایه‌های پروژه‌های مرتبط با منابع نور و نوترون در این طرح باشد و به پژوهشگران رشته‌های مختلف کمک کند پرسش‌های علمی جدیدی را با سرعت بیشتری بررسی کنند.

نتایج این پژوهش در نشریه «npj Computational Materials» منتشر شده است. تائو ژو، مینگ دو و مارتین هولت از آزمایشگاه ملی آرگون و آندری زینگر از دانشگاه کرنل نیز در انجام این مطالعه مشارکت داشته‌اند. این پژوهش با حمایت دفتر علوم وزارت انرژی آمریکا، برنامه‌های «پژوهش پیشرفته محاسبات علمی» و «علوم پایه انرژی» و همچنین دفتر توسعه نیروی انسانی برای معلمان و دانشمندان این وزارتخانه انجام شده است.

در این میان، نام «دونات» نیز عمداً با حال‌وهوایی غیررسمی انتخاب شده است و پژوهشگران در پایان گزارش خود با شوخی نوشته‌اند که در جریان انجام این پژوهش هیچ دوناتی آسیب ندیده است؛ هرچند نتایج به‌دست‌آمده احتمالاً اشتهای دانشمندان برای کشف‌های تازه را حسابی بیشتر خواهد کرد.

به گزارش گروه دانشگاه خبرگزاری دانشجو، فناوری نانو در سال‌های اخیر به حوزه‌های مختلف سلامت و مراقبت شخصی راه پیدا کرده و اکنون یکی از محصولات این حوزه، خمیردندان حاوی نانو هیدروکسی‌آپاتیت است که توسط شرکت لابراتوار دکتر اخوی تولید و وارد بازار شده است. این محصول با هدف استفاده از قابلیت‌های نانومواد در مراقبت از دندان، طراحی شده و در فرمولاسیون آن از نانو هیدروکسی‌آپاتیت، ماده‌ای با ترکیب و ساختار نزدیک به بخش معدنی دندان، استفاده شده است.

فرشاد اکبرنژاد، مدیر علمی شرکت لابراتوار دکتر اخوی، با اشاره به فعالیت این مجموعه در زمینه تولید محصولات نوین آرایشی و بهداشتی، خمیردندان نانو هیدروکسی‌آپاتیت را یکی از محصولات فناورانه این شرکت معرفی کرد و گفت: هیدروکسی‌آپاتیت از ترکیبات مهم در ساختار معدنی دندان به شمار می‌رود و استفاده از شکل نانومتری این ماده می‌تواند ظرفیت آن را برای برهم‌کنش با سطح دندان افزایش دهد.

بر اساس توضیحات ارائه‌شده، ذرات نانو هیدروکسی‌آپاتیت به دلیل ابعاد بسیار کوچک خود می‌توانند با نواحی ریز و آسیب‌دیده سطح مینای دندان تماس بیشتری داشته باشند. هدف از به‌کارگیری این ماده در فرمولاسیون خمیردندان، کمک به بازسازی تدریجی بخش‌های آسیب‌دیده مینای دندان و افزایش استحکام آن است. این محصول همچنین با هدف کمک به کاهش حساسیت دندانی و بهبود ظاهر دندان‌ها تولید شده است.

مینای دندان اگرچه سخت‌ترین بافت بدن انسان محسوب می‌شود، در برابر فرایند‌های اسیدی و فرسایش مداوم کاملاً مصون نیست. مصرف برخی مواد غذایی و نوشیدنی‌ها، فعالیت باکتری‌های دهان و شرایط مختلف محیطی می‌توانند در طول زمان باعث از دست رفتن مواد معدنی سطح دندان شوند. به همین دلیل، بازگرداندن مواد معدنی به سطح مینا یا همان فرایند بازکانی‌سازی، یکی از موضوعات مهم در حوزه پیشگیری و مراقبت از دندان به شمار می‌رود.

نانو هیدروکسی‌آپاتیت در این میان مورد توجه قرار گرفته است، زیرا ترکیب شیمیایی آن به بخش معدنی دندان شباهت دارد. استفاده از این ماده در محصولات بهداشت دهان می‌تواند امکان برهم‌کنش مستقیم‌تر با سطح دندان و پرکردن برخی نواحی میکروسکوپی آسیب‌دیده را فراهم کند. در محصول تولیدشده توسط لابراتوار دکتر اخوی نیز از همین ظرفیت برای توسعه یک خمیردندان نانویی استفاده شده است.

مدیر علمی لابراتوار دکتر اخوی همچنین به دریافت گواهی‌ها و تأییدیه‌های مرتبط با این محصول اشاره کرده و توسعه آن را بخشی از فعالیت‌های این شرکت در حوزه فناوری‌های پیشرفته دانسته است. وی با اشاره به روند توسعه خمیردندان نانو هیدروکسی‌آپاتیت اظهار کرد: این فناوری ابتدا در فضای تحقیقاتی مورد توجه قرار گرفت و سپس مسیر خود را به سمت تولید تجاری طی کرد.

از نگاه این شرکت، ورود چنین محصولی به بازار می‌تواند نمونه‌ای از حرکت فناوری نانو از مرحله تحقیق و توسعه به سمت تولید محصولات مصرفی باشد. استفاده از نانومواد در محصولات بهداشت دهان و دندان، در صورت برخورداری از فرمولاسیون مناسب و پشتوانه علمی و نظارتی، می‌تواند امکان توسعه محصولات جدیدی را در حوزه مراقبت پیشگیرانه فراهم کند.

اما فعالیت لابراتوار دکتر اخوی به محصولات مربوط به سلامت دهان محدود نمی‌شود. یکی دیگر از محور‌های فعالیت این مجموعه، توسعه مواد اولیه و نانومواد مورد استفاده در محصولات مراقبت از پوست، به‌ویژه ضدآفتاب‌ها، است. اکبرنژاد در این زمینه به تولید نانو دی‌اکسید تیتانیوم اشاره کرد؛ ماده‌ای که در برخی فرمولاسیون‌های ضدآفتاب به‌عنوان فیلتر فیزیکی پرتو‌های فرابنفش مورد استفاده قرار می‌گیرد.

ضدآفتاب‌ها به‌طور کلی بر اساس نوع فیلتر مورد استفاده به گروه‌های شیمیایی، فیزیکی و در برخی دسته‌بندی‌ها محصولات با ترکیبات طبیعی تقسیم می‌شوند. فیلتر‌های فیزیکی با قرار گرفتن روی سطح پوست، بخشی از تابش را بازتاب یا پراکنده می‌کنند، در حالی که فیلتر‌های شیمیایی با جذب انرژی پرتو‌های فرابنفش، از رسیدن آنها به لایه‌های پایین‌تر پوست جلوگیری می‌کنند.

به گفته مدیر علمی لابراتوار دکتر اخوی، یکی از موضوعات مهم در استفاده از ضدآفتاب‌های شیمیایی، رعایت فاصله زمانی مناسب برای تمدید محصول است. وی معتقد است در صورت استفاده نادرست یا تمدیدنکردن به‌موقع، عملکرد فیلتر‌ها تحت تأثیر قرار می‌گیرد و فرایند‌های اکسیداتیو مرتبط با تابش خورشیدی می‌تواند افزایش یابد. او در همین زمینه بر نقش استفاده منظم از ضدآفتاب در محافظت از پوست تأکید کرد.

یکی از مشکلات پوستی مورد اشاره این مجموعه، ایجاد لک و تغییرات رنگدانه‌ای پوست است. اکبرنژاد با اشاره به تأثیر تابش‌های خورشیدی بر ایجاد یا تشدید لک‌های پوستی، اظهار کرد که بخش قابل‌توجهی از تابش خورشید شامل طول موج‌هایی است که می‌توانند در فرایند‌های مرتبط با ایجاد لک نقش داشته باشند. به گفته او، سازوکار ایجاد لک، به‌ویژه در شرایطی مانند لک‌های دوران بارداری، فرایندی پیچیده است و عوامل متعددی در آن دخالت دارند.

در کنار نوع فیلتر، نحوه فرمولاسیون ضدآفتاب نیز اهمیت دارد. یکی از ایراد‌هایی که مصرف‌کنندگان در مورد بسیاری از ضدآفتاب‌های فیزیکی مطرح می‌کنند، باقی‌ماندن لایه سفیدرنگ روی پوست پس از استفاده است. این مسئله به‌ویژه در فرمولاسیون‌هایی که حاوی مقادیر بالاتری از ذرات معدنی هستند، می‌تواند ظاهر نامطلوبی ایجاد کند و میزان استقبال مصرف‌کننده از محصول را کاهش دهد.

لابراتوار دکتر اخوی برای کاهش این اثر، از نانوذرات دی‌اکسید تیتانیوم با اصلاح سطحی استفاده کرده است. در این روش، سطح ذرات با ایجاد یک لایه سیلیکونی اصلاح می‌شود تا ویژگی‌های سطحی ذرات تغییر کند و امکان پراکنده‌شدن مناسب‌تر آنها در فرمولاسیون‌های پایه آب افزایش یابد.

این فناوری از آن جهت اهمیت دارد که فرمولاسیون‌های پایه آب، مانند فلوئید‌های سبک، به دلیل بافت رقیق و جذب سریع‌تر، مورد توجه مصرف‌کنندگان قرار گرفته‌اند. با این حال، واردکردن ذرات معدنی آب‌گریز به چنین فرمولاسیون‌هایی می‌تواند چالش‌برانگیز باشد. اصلاح سطح نانوذرات می‌تواند به پراکندگی بهتر آنها در محیط آبی کمک کند و در نهایت، فرمولاسیونی یکنواخت‌تر ایجاد شود.

یکی از محصولات معرفی‌شده در این حوزه، ضدآفتاب «فیوژن واتر SPF ۵۰ حاوی ویتامین C پرایم» است که بر پایه فناوری آب طراحی شده است. طبق توضیحات ارائه‌شده، این محصول دارای بافت سبک بوده و با هدف کاهش اثر سفیدی روی پوست و ایجاد حس مطلوب‌تر هنگام استفاده تولید شده است. استفاده از فیلتر‌های مختلف در فرمولاسیون نیز از دیگر ویژگی‌هایی است که برای این محصول مطرح شده است.

توسعه هم‌زمان نانومواد برای محصولات مراقبت از دندان و پوست نشان می‌دهد که کاربرد فناوری نانو در صنعت آرایشی و بهداشتی تنها به یک محصول یا یک گروه از مواد محدود نیست. در این حوزه، اندازه و ویژگی‌های سطحی ذرات می‌تواند رفتار آنها را در فرمولاسیون تغییر دهد و امکان طراحی محصولاتی با عملکرد متفاوت را فراهم کند.

از سوی دیگر، فاصله میان یک ماده نانویی در مقیاس آزمایشگاهی و محصولی که به دست مصرف‌کننده می‌رسد، تنها با تولید ماده پر نمی‌شود. پایداری فرمولاسیون، ایمنی، یکنواختی محصول، اثربخشی، دریافت مجوز‌های لازم و امکان تولید در مقیاس صنعتی، همگی از مراحلی هستند که یک فناوری باید پشت سر بگذارد تا به محصول تجاری تبدیل شود.

بر این اساس، ورود خمیردندان حاوی نانو هیدروکسی‌آپاتیت به بازار را می‌توان نمونه‌ای از حرکت یک فناوری نانویی از مرحله پژوهش و توسعه به سمت کاربرد مصرفی دانست. در صورت استمرار توسعه و ارزیابی علمی این محصولات، نانومواد می‌توانند نقش پررنگ‌تری در طراحی نسل جدید محصولات مراقبت از دهان، پوست و سایر محصولات آرایشی و بهداشتی ایفا کنند.

خمیردندان نانو هیدروکسی‌آپاتیت لابراتوار دکتراخوی نیز در همین مسیر قرار دارد؛ محصولی که تلاش می‌کند با نزدیک‌کردن ترکیبات فعال به ساختار معدنی دندان، از ظرفیت فناوری نانو برای تقویت مینای دندان، کمک به بازکانی‌سازی سطحی و کاهش حساسیت استفاده کند. در سوی دیگر، استفاده از نانو دی‌اکسید تیتانیوم اصلاح‌شده در ضدآفتاب‌ها نیز نمونه‌ای از تلاش برای حل یکی از مشکلات شناخته‌شده محصولات فیزیکی، یعنی باقی‌ماندن سفیدی روی پوست، است.

به گزارش گروه دانشگاه خبرگزاری دانشجو، از ستاد ویژه توسعه فناوری نانو، پژوهشگران در مقاله‌ای که به‌صورت «مقاله در دست انتشار» در مجله گزارش‌های علمی (Scientific Reports) منتشر شده است، سامانه‌ای قابل‌حمل با نام آکوافلوسنس (AquaFluoSense) معرفی کرده‌اند. این سامانه یک زیست‌حسگر نانو-نوری است که با استفاده از نقاط کوانتومی تلورید کادمیم و آپتامر‌های DNA اختصاصی، می‌تواند یون‌های سرب و آرسنیک را در نمونه‌های آب شناسایی کند.

روش‌های متداولی مانند طیف‌سنجی جذب اتمی یا AAS و طیف‌سنجی جرمی پلاسمای جفت‌شده القایی یا ICP-MS از حساسیت بالایی برخوردارند و در آزمایشگاه‌ها برای اندازه‌گیری فلزات سنگین مورد استفاده قرار می‌گیرند. با این حال، هزینه بالای تجهیزات، زمان موردنیاز برای آماده‌سازی و تحلیل نمونه، نیاز به آزمایشگاه تخصصی و حضور نیروی آموزش‌دیده باعث می‌شود استفاده از این روش‌ها در بسیاری از موقعیت‌های میدانی دشوار باشد.

اینجاست که فناوری نانو می‌تواند بخشی از معادله را تغییر دهد. پژوهشگران برای ساخت حسگر جدید از نقاط کوانتومی (Quantum Dots) استفاده کرده‌اند؛ نانوساختار‌هایی که ویژگی‌های نوری آنها به اندازه ذرات وابسته است و می‌توانند پس از تحریک با نور، تابش فلورسانس ایجاد کنند. این ویژگی باعث می‌شود نقاط کوانتومی به مبدل‌های نوری بسیار مناسبی برای ساخت حسگر‌های کوچک و حساس تبدیل شوند.

در سامانه آکوافلوسنس، نقطه کوانتومی از جنس تلورید کادمیم یا CdTe است که با مولکول مرکاپتوپروپیونیک اسید پوشش داده شده است. پژوهشگران این نقاط کوانتومی را از طریق یک فرایند کنترل‌شده در محیط آبی سنتز کردند تا ذراتی با پایداری کلوئیدی مناسب و توزیع اندازه نسبتاً یکنواخت به دست آید. این نقاط کوانتومی نقش پروب‌های فلورسانس را ایفا می‌کنند و در اثر تحریک با نور فرابنفش، سیگنال نوری تولید می‌کنند.

اما بخش کلیدی فناوری در این مرحله وارد می‌شود. پژوهشگران روی سطح نقاط کوانتومی، آپتامر‌های DNA قرار داده‌اند. آپتامر‌ها رشته‌های مصنوعی DNA تک‌رشته‌ای هستند که می‌توانند برای شناسایی انتخابی یک مولکول یا یون خاص طراحی شوند. در این پژوهش، آپتامر‌هایی مورد استفاده قرار گرفتند که تمایل بالایی برای اتصال به یون‌های سرب و آرسنیک دارند.

اتصال این آپتامر‌ها به نقاط کوانتومی از طریق گروه‌های کربوکسیلی موجود در پوشش سطحی و با استفاده از شیمی EDC/NHS انجام شد. هنگامی که یون هدف به آپتامر متصل می‌شود، ساختار فضایی آپتامر تغییر می‌کند. این تغییر می‌تواند محیط اطراف نقطه کوانتومی را تحت تأثیر قرار دهد و در نتیجه شدت فلورسانس آن را تغییر دهد. بنابراین، میزان تغییر سیگنال نوری می‌تواند به‌عنوان شاخصی برای تعیین غلظت آلاینده مورد استفاده قرار گیرد.

برای ساخت سامانه قابل‌حمل، پژوهشگران اجزای نوری و الکترونیکی نسبتاً ساده‌ای را در کنار یکدیگر قرار دادند. یک LED فرابنفش وظیفه تحریک نقاط کوانتومی را بر عهده دارد و مجموعه‌ای از عدسی‌های دوکوژ و فیلتر‌های نوری، نور فلورسانس تولیدشده را جمع‌آوری و از نور‌های مزاحم جدا می‌کنند. در نهایت، یک آشکارساز نوری یا فوتودیود، سیگنال را دریافت می‌کند.

این سیگنال توسط یک ریزکنترلگر آردوینو اونو (Arduino Uno) پردازش می‌شود و نتیجه به‌صورت لحظه‌ای روی نمایشگر LCD قابل مشاهده است. چنین ساختاری به این معناست که برای انجام اندازه‌گیری، الزاماً نیازی به انتقال نمونه به یک آزمایشگاه مجهز نیست و می‌توان بخش مهمی از فرایند تحلیل را در محل انجام داد.

پژوهشگران برای ارزیابی عملکرد حسگر، ابتدا نمونه‌های آب آزمایشگاهی را با غلظت‌های مشخصی از یون‌های سرب و آرسنیک آلوده کردند. سپس پاسخ حسگر را در محدوده غلظت‌های نانومولار بررسی کردند. در ادامه، نمونه‌هایی از منابع واقعی آب در چند منطقه نیز جمع‌آوری شد تا عملکرد سامانه در شرایط محیطی واقعی مورد ارزیابی قرار گیرد.

نتایج نشان داد نقاط کوانتومی ساخته‌شده، رفتار‌های نوری وابسته به اندازه مورد انتظار را از خود نشان می‌دهند. همچنین، آزمون‌های طیف‌سنجی از جمله FTIR و فوتولومینسانس، اتصال موفق آپتامر‌ها به سطح نقاط کوانتومی را تأیید کردند؛ در حالی که ویژگی‌های نوری مفید این نانوساختار‌ها همچنان حفظ شده بود.

با افزایش غلظت سرب یا آرسنیک، تغییر مشخص و وابسته به غلظت در شدت فلورسانس مشاهده شد. پژوهشگران احتمال می‌دهند تغییر ساختار آپتامر پس از اتصال به یون هدف، محیط موضعی اطراف نقطه کوانتومی را تغییر داده و سازوکار‌هایی مانند انتقال انرژی تشدیدی فورستر (FRET) یا انتقال الکترون القاشده توسط نور، در تغییر سیگنال فلورسانس نقش داشته باشند.

از نظر حساسیت، این حسگر توانست برای سرب حد تشخیص حدود ۱.۲ نانومولار و برای آرسنیک حدود ۰.۴۵ نانومولار به دست آورد. این میزان حساسیت امکان شناسایی غلظت‌هایی کمتر از سطوح راهنمای تعیین‌شده برای آب آشامیدنی از سوی سازمان جهانی بهداشت را فراهم می‌کند.

یکی از مهم‌ترین بخش‌های اعتبارسنجی، مقایسه نتایج آکوافلوسنس با روش ICP-MS بود. نتایج حاصل از پردازش سیگنال توسط ریزکنترلگر با داده‌های به‌دست‌آمده از روش مرجع همبستگی بالایی داشت و ضریب تعیین یا R² در مقایسه‌های انجام‌شده از ۰.۹۸ بیشتر بود. این مقدار نشان می‌دهد که نتایج حسگر و روش مرجع، تطابق تحلیلی قابل‌توجهی داشته‌اند.

آزمایش نمونه‌های واقعی آب از مناطقی از جمله امریتسار (Amritsar) و باتیندا (Bathinda) نیز تفاوت در میزان آلودگی منابع مختلف را نشان داد؛ تفاوتی که حسگر جدید نیز توانست آن را ثبت کند. افزون بر این، آپتامر‌های مورد استفاده حساسیت انتخابی مناسبی نسبت به یون‌های هدف داشتند و در برابر برخی فلزات غیرهدف آزمایش‌شده، واکنش متقاطع قابل‌توجهی نشان ندادند.

این ویژگی در نمونه‌های محیطی اهمیت زیادی دارد، زیرا آب طبیعی برخلاف نمونه‌های آزمایشگاهی ساده، مجموعه‌ای پیچیده از یون‌ها، مواد آلی و ترکیبات مختلف را در خود دارد که می‌توانند عملکرد حسگر را مختل کنند. نتایج این مطالعه نشان داد اجزای موجود در ماتریس محیطی تأثیر قابل‌توجهی بر عملکرد سامانه نداشتند و انتخاب‌پذیری ناشی از ترکیب آپتامر و نقطه کوانتومی توانست تا حد زیادی حفظ شود.

با وجود این نتایج امیدوارکننده، آکوافلوسنس هنوز یک نمونه اولیه محسوب می‌شود و برای تبدیل‌شدن به یک ابزار پایش گسترده، به توسعه و اعتبارسنجی بیشتر نیاز دارد. پژوهشگران در گام‌های بعدی می‌توانند قابلیت‌هایی مانند کالیبراسیون خودکار، شناسایی هم‌زمان چند آلاینده، ارتباط بی‌سیم و پردازش داده با کمک هوش مصنوعی را به این سامانه اضافه کنند.

در صورت تحقق این توسعه‌ها، حسگر‌های نانویی می‌توانند پایش آلودگی آب را از محیط‌های تخصصی آزمایشگاهی به نقاطی منتقل کنند که دسترسی به تجهیزات پیشرفته دشوار یا پرهزینه است. در چنین شرایطی، ترکیب نقاط کوانتومی، آپتامر‌های زیستی، قطعات الکترونیکی ارزان‌قیمت و فناوری‌های پردازش داده می‌تواند نسل تازه‌ای از ابزار‌های قابل‌حمل برای پایش محیط‌زیست را شکل دهد.

دستاورد آکوافلوسنس در نهایت نمونه‌ای از تلاش برای تبدیل قابلیت‌های چشمگیر نانوفناوری به ابزار‌هایی کاربردی و در دسترس است؛ ابزار‌هایی که بتوانند نه چند روز یا چند هفته بعد، بلکه همان جایی که آلودگی رخ داده است، درباره کیفیت آب هشدار بدهند.