اخبار رویدادها, مجله خبری
نگاهی به ترند پلیمرهای درختسان (دندریمرها)
مقدمه
دندریمرها یا پلیمرهای درختسان، در زمره موادی هستند که طی سال‌های اخیر، با توجه ویژه صنایع مختلف روبرو شده‌اند. این مواد پیشرفته، به‌نسبت طول عمر پیدایش به نسبت کوتاهشان، با کاربردهای بالقوه و بالفعل زیادی روبرو شده و پتانسیل‌های قابل توجهی در پیش روی آنها قرار گرفته است. به‌واسطه همین آینده درخشان، در کشورهای مختلف، تمرکز ویژه‌ای بر روی فناوری‌های تولید، بهینه‌سازی و استفاده از آنها در حال انجام می‌باشد.
نظر به اهمیت این مواد و لزوم همگام شدن کشور در راستای دستیابی به فناوری‌های تولید و بکارگیری آنها، وبینار شانزدهم کاریز که با حضور خانم دکتر سمیه اکبری، عضو هیئت‌علمی دانشگاه امیرکبیر و مدیر مرکز نوآوری مهندسی نساجی برگزار گردید، به بررسی روند فناوری و بازار پلیمرهای درختسان پرداخت. تاریخچه شکل‌گیری دندریمرها، مشخصات، روش‌های سنتز، کاربردها، ترند فناوری، تحلیل پتنت‌ها و همچنین کشورهای پیشرو در خصوص تحقیقات و استفاده از این فناوری‌ها، از جمله مواردی بود که در این وبینار به آنها پرداخته شد. معرفی کاربردهای بالقوه دندریمرها در صنعت نساجی، از بخش‌های دیگری بود که در این وبینار به‌صورت خاص به آنها پرداخته شد. در نوشتار پیش رو، نگاهی به بخش‌هایی از این وبینار خواهیم داشت.
نگاهی به دندریمرها
پلیمرهای خطی، در حوالی سال ۱۹۲۰ معرفی شدند. ده سال بعد، پلیمرهای شبکه‌ای معرفی شد و بیست سال بعد هم در سال ۱۹۵۰، پلیمرهای شاخه‌ای معرفی گردید. ۳۰ سال بعد، ترکیبات دندریمری نیز پا به عرصه وجود گذاشتند. دندریمر (Dendrimer)، از دو واژه یونانی «Dendron» به معنای ریشه درخت و «morous» به معنای بخش یا اجزای آن، تشکیل شده است.
ترکیبات دندریمری، ابعاد نانومتری داشته و دندریمرها به ذات خود نانومتری محسوب می‌شوند. این ترکیبات، از یک هسته مرکزی و شاخه‌هایی تشکیل شده‌اند که بر روی هسته رشد می‌کنند. هسته، «functionality» و عاملیت خاص خود را داشته و گروه‌های تشکیل دهنده اطراف نیز می‌توانند عاملیت و ویژگی‌های خود را داشته باشند. خواص و ویژگی‌های دندریمر تشکیل شده، متأثر از ویژگی‌های هم هسته و هم شاخه‌های اطراف بوده و حتی نحوه قرارگیری و زاویه قرارگیری این اجزاء در اطراف هسته نیز، بر خواص دندریمر اثرگذار می‌باشد. دندریمرها ویژگی‌های قابل توجهی دارند که همین خواص، گستره کاربردی زیادی را برای آنها به‌دنبال داشته است. برخی از این ویژگی‌ها عبارتند از:
- ساختار شاخه‌ای گسترده
- توانایی کپسوله‌شدن
- ظرفیت برای جذب مولکول خارجی
- توزیع جرم مولکولی باریک
- پایداری زیاد
- سمیت کم
- زیست‌سازگاری
- ساختار سه بعدی که برای کارهای بایو که نیاز به تقلید از بدن است، بسیار مفید می‌باشند.
دو روش اصلی برای سنتز دندریمرها وجود دارد:
- دایورجنت (Divergent) یا واگرا: رشد از هسته شروع شده و قدم به قدم از هسته دور می‌شود. بیشتر برای گریدهای صنعتی و ساختارهایی که نظم ساختاری خیلی مهم نیست، مورد استفاده قرار می‌گیرد.
- کانورجنت (Convergent) یا همگرا: اول گروه‌های انتهایی را داریم و گام به گام به سمت هسته رشد می‌کنند تا به هسته پیوند می‌خورند. به کمک این روش خالص‌سازی بیشتری رخ داده و در نتیجه برای سنتز ترکیبات حساس‌تر از این روش سنتز استفاده می‌شود.
سنتز دندریمرها با موانعی نیز همراه می‌باشد که از آن جمله می‌توان به تکرارپذیری، خالص‌سازی و شرایط واکنش همچون دمای و زمان واکنش اشاره نمود. تغییر هر یک از این پارامترها، با تغییر خواص نهایی دندریمر همراه بوده و ویژگی محصول نهایی را تحت تأثیر قرار می‌دهد.
دندریمرها کاربردهای بسیار زیادی دارند که از آن جمله، می‌توان به استفاده به‌عنوان مواد افزودنی، پوشش، روان‌کننده، کپسوله کردن، حسگر، کاتالیست و … اشاره نمود. همین طیف کاربردی گسترده، منجر به قابلیت استفاده از این مواد در صنایع مختلف، همچون صنعت سلامت، انرژی، نساجی، الکترونیک و غیره اشاره نمود. در حالی‌که در سال ۲۰۰۵ میلادی، دندریمرها در مرحله تحقیق‌وتوسعه قرار داشتند، اما در سال ۲۰۱۵، تولید انبوه برخی از آنها آغاز شد. گروه‌های پیشرو در تولید انبوه، شامل داروها، رنگ‌ها و مواد افزودنی می‌باشند و در حال حاضر، چالش اصلی قیمت بالای آنها است.
در طی سال‌های ۲۰۰۰ تا ۲۰۱۵ میلادی، ۵۳۳۰ پتنت فامیلی در خصوص دندریمرها به ثبت رسیده که بیشتر آنها، در حوزه‌های پزشکی مانند «Drug delivery»، پوشش‌دهی، تجهیزات الکترونیکی، سنسورها، جوهرها، جاذب‌ها، چسب‌ها، عامل‌های پرکننده و غیره می‌باشند. در حدود ۲۲ درصد از پتنت‌ها در بازه زمانی ارائه شده، به حوزه «Drug delivery»، پوشش و سایر کاربردهای پزشکی هر کدام ۱۴ درصد و ۱۲ درصد به تجهیزات الکترونیکی مرتبط بوده است. کشورهای آمریکا، استرالیا ژاپن و چین، در زمره پیشتازان کشورهایی هستند که از دندریمرها استفاده می‌کنند و آلمان، هلند و انگلیس هم، از کشورهای پیشتاز در اروپا می‌باشند.