Plantenbladeren hebben een natuurlijke superkracht:ze zijn ontworpen met waterafstotende eigenschappen. Een superhydrofoob oppervlak genoemd, door deze eigenschap kunnen bladeren zichzelf reinigen van stofdeeltjes. Geïnspireerd door zulke natuurlijke ontwerpen, een team van onderzoekers van de Texas A&M University heeft een innovatieve manier ontwikkeld om de hydrofobiciteit van een oppervlak te beheersen ten voordele van het biomedische veld.

Onderzoekers in het laboratorium van Dr. Akhilesh K. Gaharwar bij de afdeling Biomedische Technologie hebben een "lotuseffect" ontwikkeld door atoomdefecten in nanomaterialen op te nemen, die wijdverbreide toepassingen op biomedisch gebied kunnen hebben, waaronder biosensing, lab-op-een-chip, bloedafstotend, aangroeiwerende en zelfreinigende toepassingen.

Superhydrofobe materialen worden veelvuldig gebruikt voor zelfreinigende eigenschappen van apparaten. Echter, huidige materialen vereisen een wijziging in de chemie of topografie van het oppervlak om te werken. Dit beperkt het gebruik van superhydrofobe materialen.

"Het ontwerpen van hydrofobe oppervlakken en het beheersen van het bevochtigingsgedrag is al lang van groot belang, omdat het een cruciale rol speelt bij het bereiken van zelfreinigend vermogen, " zei Gaharwar. "Echter, er is een beperkte biocompatibele benadering om het bevochtigingsgedrag van het oppervlak naar wens te regelen in verschillende biomedische en biotechnologische toepassingen."

Het Texas A&M-ontwerp gebruikt een 'nanobloem-achtige' assemblage van tweedimensionale (2-D) atomaire lagen om het oppervlak te beschermen tegen bevochtiging. Het team heeft onlangs een studie gepubliceerd in Chemische communicatie . 2-D nanomaterialen zijn een ultradunne klasse van nanomaterialen en hebben veel aandacht gekregen in onderzoek. Gaharwar's lab gebruikte 2-D molybdeendisulfide (MoS2), een nieuwe klasse van 2D-nanomaterialen die een enorm potentieel heeft laten zien in nano-elektronica, optische sensoren, hernieuwbare energiebronnen, katalyse en smering, maar is niet onderzocht voor biomedische toepassingen. Deze innovatieve benadering demonstreert toepassingen van deze unieke klasse van materialen in de biomedische industrie.

"Deze 2D-nanomaterialen met hun zeshoekige gepakte laag stoten wateraanhechting af, echter, een ontbrekend atoom in de bovenste laag kan gemakkelijk toegang geven tot watermoleculen door de volgende laag atomen eronder, waardoor het van hydrofoob naar hydrofiel overgaat, " zei hoofdauteur van de studie, Dr. Manish Jaiswal, een senior onderzoeksmedewerker in het laboratorium van Gaharwar.

Deze innovatieve techniek opent vele deuren voor uitgebreide toepassingen op verschillende wetenschappelijke en technologische gebieden. De superhydrofobe coating kan eenvoudig worden aangebracht over verschillende ondergronden zoals glas, papieren zakdoekje, rubber of silica met behulp van de oplosmiddelverdampingsmethode. Deze superhydrofobe coatings hebben wijdverbreide toepassingen, niet alleen bij het ontwikkelen van zelfreinigende oppervlakken in nano-elektronica, maar ook voor biomedische toepassingen. specifiek, de studie toonde aan dat bloed- en celkweekmedia die eiwitten bevatten niet aan het oppervlak hechten, wat veel belovend is. In aanvulling, het team onderzoekt momenteel de mogelijke toepassingen van gecontroleerde hydrofobiciteit in het lot van stamcellen.