محبوبه عمیدی: رایانه‌ها زمانی تنها ابزار کار برنامه‌نویسان بودند اما امروزه تقریبا در هر خانه‌ای یک عدد از آنها وجود دارد؛ آیا این موضوع می‌تواند انقلابی در دسترسی به داروها و تولید مواد شیمیایی مورد نیاز نیز ایجاد کند؟
به گزارش نیوساینتیست، گروهی از محققان به رهبری لی کرونین، شیمیدان دانشگاه گلاسکو در انگلستان با استفاده از طرح اولیه دیجیتالی و یک چاپگر سه‌بعدی به ارزش ۲۰۰۰ دلار موفق شده‌اند در ابتدا تجهیزات آزمایشگاهی مورد نیاز را تهیه کنند و پس از آن با قرار دادن هر ماده اولیه در جایگاه خود، به محصول شیمیایی نهایی دست پیدا کنند. با پیشرفت این فناوری شاید زمانی برسد که هر فردی با دسترسی به اینترنت و یک چاپگر سه‌بعدی بتواند به یک شیمیدان تمام‌عیار تبدیل شود.
کرونین می‌گوید: «این شیوه می‌تواند علم شیمی را به سطح جامعه بیاورد و عمومی کند. در این صورت فرد می‌تواند مسکن‌ها یا حتی شوینده‌های مورد نیاز خود را تهیه کند. علاوه بر این در طول زمان شانس ارائه دستورالعمل‌ها و مبادله آنها وجود خواهد داشت و افراد می‌توانند روش تهیه مواد شیمیایی را که کمتر تهیه شده‌اند یا تنها افراد اندکی به آنها نیاز دارند به اشتراک بگذارند.
چنین آزادی عملی در تولید مواد شیمیایی مطمئنا چالش‌های بسیاری را به دنبال خواهد داشت که اطمینان از تهیه صحیح داروها، مبارزه با بازار سیاه و افرادی که به تولید ترکیبات غیرقانونی رو خواهند آورد از جمله آنها است.
جوهرهای شیمیایی
می‌دانیم که طی سال‌های گذشته ابزارهای متعددی به کمک چاپگر سه‌بعدی ساخته شده اما چاپ کردن مواد شیمیایی چطور ممکن است؟
کرونین و همکارانش که چاپگر مورد استفاده در پروژه Fab@Home را که با هدف انتقال ابزار مورد نیاز برای ساخت وسایل گوناگون به خانه‌ها تولید شده، به کار گرفته‌اند، متوجه شدند چسب آب‌بندی معمولی می‌تواند به عنوان ماده اولیه چاپ محفظه‌های واکنش در هر شکل و اندازه یا لوله‌های ارتباطی با طول‌های متفاوت مورد استفاده قرار بگیرد. پس از خشک و سخت شدن این کیت، نازل‌ها قطره‌قطره مواد واکنش‌دهنده یا جوهرهای شیمیایی را اضافه خواهند کرد. (برای مشاهده اینفوگراف در ابعاد بزرگ، اینجا را کلیک کنید)
آنها می‌گویند ابعاد تجهیزات و اجزای شیمیایی مورد نیاز تولید یک محصول همگی باید از پیش‌تعیین شده و در طرح اولیه ساخت آن که یک نرم‌افزار است، ارائه شده باشد. فردی که به تولید این محصول نیاز دارد این نرم‌افزار را دانلود کرده و به چاپگر سه‌بعدی خود خواهد داد تا مراحل ساخت را آغاز کند. این محققان امیدوارند با ایجاد یک فروشگاه آنلاین برای فروش اپلیکیشن‌های مورد نیاز چاپگر سه‌بعدی، افراد بتوانند به سادگی طرح اولیه و مجموعه استاندارد جوهرهای شیمیایی مورد نیاز خود را خریداری کنند.
کرونین و همکارانش می‌گویند با نوشتن نرم‌افزارهای اختصاصی برای محصولات نهایی که امکان تغییر واکنش آنها برای تولید مواد دیگر بسیاردشوار است، خطرات بالقوه‌ای که ممکن است سلامتی افراد استفاده کننده از این دستورالعمل‌ها را به خطر بیندازند به حداقل خواهند رساند. علاوه بر این آنها محصول نهایی تمامی این واکنش‌ها را پیش از ارائه در فروشگاه آنلاین در آزمایشگاه تولید می‌کنند و به این وسیله احتمال تولید مواد دارویی خطرناک و ترکیبات شیمیایی غیرقانونی را تقریبا از بین خواهند برد.
کنترل واکنش‌ها به کمک تغییر ابعاد
کرونین با چاپ یک کیت ساده که از دو محفظه مواد شیمیایی به اضافه محفظه مرکزی واکنش تشکیل شده، موفق شده واکنش‌های متعددی را میان مواد آلی و معدنی ترتیب دهد و ترکیبات جدیدی را تولید کند. او به این وسیله نشان داده که هر کیت لازم نیست اختصاصی باشد.
علاوه بر این او و همکارانش با انجام یک واکنش شناخته شده که نیاز به کاتالیزور داشته، امکان استفاده از این روش را برای انجام چنین واکنش‌هایی نشان داده‌اند. این گروه کاتالیزور را روی دیوار یکی از محفظه‌های نگهداری چاپ کرده و در نهایت محصول مورد نظر را تولید کرده است.
نکته دیگری نیز وجود دارد، با استفاده از این روش لوله‌های آزمایشی، بالن‌ها و بشرها دیگر اجزای منفعل آزمایش نیستند. می‌توان در کنار انتخاب مواد اولیه با تغییر نسبت‌های این ابزارها و سرعت افزوده شدن مواد به‌‌کارگرفته شده ترکیبات شیمیایی کاملا متفاوتی را تولید کرد. کرونین و همکارانش این امکان را با تکرار یکی از واکنش‌ها با همان مواد اولیه و نصف کردن اندازه محفظه میانی واکنش نشان داده‌اند. در این صورت تنها موادی می‌توانستند در واکنش شرکت کنند که پیش از پر شدن این محفظه به درون آن بچکند و در نتیجه ماده تازه‌ای تولید شده است.
کرونین می‌گوید: «ما در حال حاضر داریم روی کیت تولید ایبوبروفن کار می کنیم. در بسیاری از کشورهایی که دسترسی به حداقل‌های دارویی و بهداشتی غیرممکن است، اغلب افراد به تلفن همراه دسترسی دارند. این چاپگرها می‌توانند برای ساخت قطعات گوناگون، ترکیبات خوراکی و مواد دارویی در اختیار کشورهای جهان سوم قرار داده شوند».
اندام‌های چاپ شده
ریچارد جونز متخصص نانوفناوری دانشگاه شفیلد در انگلستان می‌گوید: «واقعیت اینست که شیوه‌های شیمیدانان از زمان کیمیاگرها تاکنون تغییر چندانی نداشته است». اما این شیوه می‌تواند در کشف ساختار پروتئین‌ها و حتی بررسی اثر آنها در اندام‌های گوناگون مورد استفاده قرار بگیرد.
با استفاده از این روش کشف پروتئین‌ها شتاب بیشتری خواهد گرفت. شیمیدانان می‌توانند با چاپ زنجیره‌های پروتئینی کوچک روی دیواره بالن و عبور دادن اسیدهای آمینه از آنها واکنش‌های احتمالی را بررسی کنند یا همزمان واکنش پروتئین با ساختارهای بیولوژیکی مانند رگ‌های خونی و بخش‌هایی از اندام‌ها را بررسی کنند که پیش از این توسط چاپگرهای سه‌بعدی تهیه شده‌اند. در ادامه می توانید فیلم کوتاهی از عملکرد این چاپگر را تماشا کنید.
این محققان امیدوارند بتوانند در آینده نزدیک واکنش‌هایی را ترتیب دهند که از عامل حرارتی مانند مایکروویو استفاده کنند و حتی امکان ساخت دریچه‌ای را در رگ‌ها ایجاد کنند که فرد بتواند با استفاده از دوربین تلفن هوشمند خود و یک اپلیکیشن میزان پیشرفت هر واکنش را ثبت کند.
آنها به فکر واکنش‌هایی که می‌توانند در حضور اکسیژن به انفجار منتهی شوند، نیز هستند. شاید استفاده از تفلون به جای ماده اولیه فعلی ابزارهای آزمایشگاهی چاپ شده بتواند این مشکل را برطرف کند.
۵۳۲۷۳
خبرآنلاین