سنتزواگرا

در روش واگرا، سنتز از مرکز درخت سان شروع شده و به سمت لایه های بیرونی گسترش مییابد. هسته درختسـان کـه دارای مراکز واکنشی زیادی می باشد در معـرض مقـادیر اضـافی از مونـومر اولیـه قـرار گرفتـه و ایـن مونومرهـا بـا تمـام

مراکزفعال واکنش میدهند. مونومر ذکر شده نیز دارای گروه های فعال میباشد. مقادیر اضـافی از مونـومر دومـی نیـز بـا نسل «نیم» (هسته و مونومر) واکنش داده و نسل اول را تولید میکند. تکرار این مراحـل موجـب تولیـد نـسل هـای بعـدی

میگردد. همین ایجاد نسلهای بالاتر است که موجب میشود اکثر آنها به شکل کروی درآمده و مشخصات منحصر بـه فردی را نشان دهند.

قابــل ذکــر اســت کــه دو نــوع روش مختلــف ســنتزی واگــرا در مقــالات آورده شــده اســت (Vogtle-Tomalia و Newkome-Denkewalter .(توضیحات و تصویر بالا مربوط به ساختار تومالیا (PAMAM (مـیباشـد کـه از نـام تجاری محصولی به همین اسم گرفته شده است . یک تفاوت ظریف اما مهـم مـابین دو روش تومالیـا و دنکـوالتر وجـود دارد: در مراحل ابتدایی مسیر تومالیا -ولکت ، شاخهدار شدن در استخلافهای سطحی صورت مـیگیـرد، در حـالی کـه راهکار دنکوالتر-نیوکام شامل یک اتصال سطحی منفرد بوده ومونومر، دارای 2 یا 3 مرکز انشعاب مـیباشـد. بنابرگفتـه

متخصصان روش دوم، این روش در نهایت می تواند منجربه بهـره بـالاتر (برگـشتناپـذیری، محـصولات یکنواخـتتـر، خلوص بالاتربرای کپسوله کردن نهایی دارو ) و محصولاتی با پایداری دمایی بالاترگردد . همچنین بنابر گفتـه آنهـا، ایـن روش امکان تجاریسازی بالاتری داشته و ساده ترنیزمیباشد.

در سنتز واگرا، بهره هر چرخه از واکنش بسیار مهم است . بعد از هر مرحلـه تولیـد، نیـاز بـه حـذف و اکنـشگرهای مـازاد باقیمانده میباشد (به دلیل قطبیت مشابه، جداسازی مولکولهای مواد کاملاً واکنشدهنـده از محـصولاتی کـه تـا حـدی واکنش دادهاند، مشکل است). درختسانهـای نـسل بـالا عمومـاً دارای نـواقص سـطحی مـی باشـند (وجـود نـواقص در نسلهای اولیه درختسانها منجر به سطوحی با نقص بسیار در نسلهای بعدی میشود). با این حال، روش سنتزی واگـرا روش برتربرای تولید تجاری درختسانها میباشد.

در بسیاری از درختسانهای نسل بالا که با روش واگرا سنتز شده اند، مقـرون بـه صـرفه بـودن و خـالص سـازی انتخـابی میتوانند به عنوان موانع فنی کلیدی مورد توجه قرار گیرند.

در سنتزهای چندمرحلهای، همیشه قیمت نقش مهمی دارد . برخی درختسانها را میتـوان بـا کمتـرین مقـدار واکنـشگر اضافی و با روشهای خالصسازی ساده تهیه کرد. راه حـل ایـن مـشکل محـدود کـردن انـدازه مولکـول اسـت (در ایـن حالت، تعداد مراحل رشد نیز کاهش می یابد)؛ اغلب این کار را میتوان با کاهش گروههای انتهایی فعال انجـام داد. اگـر اندازه مورد نیاز باشد، این مولکولها میتوانند به اجزای ماکرومولکولی (طبیعی یا سنتزی) متصل شوند.

اما آیا واقعاً نیازی به درختسانهای نسل بالا وجود دارد؟ مطابق گفته برخی از متخصصان، پرکاربردترین درختسانها (به استثنای کاربردهای کالیبراسیون)، درختسانهای نسل ششم (G6 (میباشند (برای انتقال اسیدهای نوکلئیـک ). بنـابر

اظهار نظر همان گروه، با وجودی که درختسانهای فسفری تا نسل 12 نیـز سـنتز شـده انـد، پرکـاربردترین آنهـا (بـرای کاربردهای مواد و زیستی)، درختسانهای نسل 4 میباشـند. از نظـر پزشـکی برخـی از متخصـصان بـا ایـن نظـر موافـق میباشند که درختسانهای بالاتر از G4 یا G5 برای کاربردهای پزشکی مورد نیاز نمی باشند. به نظر نمیرسد ایـن امـر در مورد داروهای جدید مساله مهمی باشد . پیشرفتهای حاصل شده تا به ا مروز برای آزمایشات بالینی اولیـه روی انـسان کافی بوده است.

، عوامل کلیـدی کـه بایـد مـد نظـر قـرار 9 برای به دست آوردن درختسانهای با خلوص بالاتر و کنترل بیشتر ناهمگونی گیرند، عبارتند از: خالصسازی جداگانه نسلهای مختلف آنها و بهره واکنشهای عاملدار کردن.

سنتزهمگرا و سـپس جمـع آوری 10 سنتز همگرا از محیط اطراف شروع شده و در هسته پایان می یابد. این سنتز شامل ایجاد شاخکها آنها حول هسته میباشد. در هر مرحله از فرآیند رشد، تعداد واکنش های محدودی مورد نیاز می باشد. در سنتز همگرا بـه دست آوردن درختسان مورد نظر سادهتربوده و بر روی تمام پارامترهای طراحی مولکول کنترل بیشتری وجود دارد.

این راهکار منجر به ساخت سریع ساختارهای بزرگ تر میگردد. البته این روش نیاز به فرآینـدهای اتـصال مـوثر اجـزای مولکولی بزرگ دارد که در برخی حالت ها مشکل است. خالصسازی (مقـدار واکنـشگرمـورد نیـاز و حـد و اسـطهـای ایجاد شده تا حد زیادی کاهش می یابد) و روشهـای تعیـین مشخـصات سـاده تـر مـیباشـند. بـه عـلاوه، از آنجـایی کـه دندرونها میتوانند به مولکولهای دیگری نیزمتصل شوند، این راهکار امکان دستیابی به ساختار جدید زیادی را فـراهم میکند.

همانگونه که گفته شد، قیمت برای سنتزهای چندمرحلهای عاملی مهمی به حساب میآید. با اینحال، با اسـتفاده از سـنتز همگرا، درختسانهای نسل پایین میتوانند تولید شده و اگر اندازه بزرگ ترمد نظرباشد، به مـاکرومولکولهـای دیگـر متصل شوند. در مورد دندرونهای بزرگ، مساله اصلی اتصال آنها به یک هسته مرکزی میباشد. این مشکل با استفاده از سنتز آلی پیشرفته، و شبیهسازی رایانهای رفتار سیستمهای بزرگتر و واکنشپذیری آنها در حال حل شدن میباشـد. ایـن نوع شبیهسازیها میتوانند در طراحی سیستمهای بهتردارای کاربرد وسیعی باشند.

هیچ مانع فنی عمدهای در سنتز همگرا وجود ندارد. تنها هنگامی که شاخکها بسیار بزرگ میباشند، اتصال آنها به هسته مرکزی مشکل اصلی میباشد.

به طور کلی میتوان بیان نمود که برای سنتزدرختسانهای کوچک، روش سنتزی همگرا مناسبتر بـوده و بـرای سـنتز درختسانهای بزرگتر (که معمولاً دارای نقص می باشند)، روش سنتزی واگرا ترجیح داده می شود. به هر حال باید در ذهن داشته باشیم که در روش سنتزی همگرا، برای ساختن دندرون ها از روش سنتزی واگـرا اسـتفاده مـی شـود؛ بنـابراین مشکلاتی که برای روش سنتزی واگرا وجود دارد، در مورد سنتزهمگرا نیزبه نوعی صادق است.

روشهای دیگر سنتزی

روشهای سنتزی دیگری که توسط متخصصان شرکت کننـده در پنـل دلفـی مطـرح شـده انـد عبارتنـد از سـنتز ترکیبـی . بنابرگفتـه ایـن متخصـصان، احتمـالاً سـنتز ترکیبـی نقـش مهمـی در 11) واگرا- همگرا)، سنتز دینامیک، و سنتز مضاعف کاهش هزینه سنتز درختسانها ایفا خواهد نمود؛ چرا که میتوان یک درختسان G4 را از یـک هـسته G2 و اتـصال همگـرای یـک پوسـته G2 دیگـر(بـدون نیـاز بـه حـد واسـط G3 (تولیـد نمـود. اتـصال اجـزای درخـتسـان ماننـد بـه ماکرومولکولهای خطی نیز گزینه دیگری است که باید مورد توجه قرار گیرد.

بنابر اظهار نظر متخصصان شرکت کننده در پنل دلفـ ی، روشهـای سـنتزی زیـر روشهـایی هـستند کـه ایـن متخصـصان بیشترین آشنایی را با آنها دارند:

2-3-2 -عاملدار کردن درختسانها

درختسانها را میتوان (نسبتاً به راحتی) عاملدار کرد تا بتوانند مشخصاتی را از خود بـروز دهنـد کـه مناسـب کـارکرد مورد انتظار آنها باشد. معمولترین روشهای عاملدار کردن عبارتند از: پرکردن حفرات، تغییر هسته درختسان و تغییـر سطح آن.

مطابق اظهار نظر متخصصان، موانع اصلی عامل دار نمودن درختسانها هزینه اضافی عامـل دار کـردن و همچنـین برخـی مشکلات فنی میباشند. اطلاعات اضافی در مورد عاملدار کردن درختسانها در زیرآمده است.

پر کردن حفرات درختسانها

به دلیل ساختار درخت مانند، درختسانها دارای حفراتی میباشند که مـیتواننـد بـا مولکـول هـای کوچـک پـر شـوند .

متخصصان میتوانند با تغییر فـضاهای درونـی و همچنـین واکـنش پـذیری درخـتسـانهـا، موجـب توسـعه آنهـا شـده و کارکردهای دیگری را به آنها بیافزایند. درختسانهایی که با این روش عاملدار شدهاند، مـیتواننـد ویژگـیهـای قابـل تنظیمی برای کپسوله کردن مواد داشته و بسته به استفاده نهایی از آنها، کارکردهای جدیدی داشته باشند.

تغییر هسته درختسانها

چالشهای کلی که در تغییر هست ه و یا سطح درختسانها وجود دارند، یکسان می باشند: اطمینان یافتن از داشتن کنتـرل بر فرآیند سنتز، که تنها می توان از طریق روشهای تجزیهای دقیق از آن اطمینان حاصـل نمـود . مـانع اصـلی تغییـر هـسته

درختسانها، تعداد کم مراکز فعالی می باشد که در هسته اکثر درختسانها وجود دارد. در اینجا نیز ایـن چـالش بـرای هر درختسان و برای هر کاربرد خاص باید به صورت مجزا مورد بررسی قرار گیرد ؛ بنابراین پیشبینی زمانی برای غلبـه بر این مشکل امکانپذیرنیست.

با وجودی که درصد افزایش نهایی هزینه حاصـل از عامـلدار کـردن بـه سـاختار درخـت سـان مـورد نظـربـستگی دارد، متخصصان شرکت کننده در پنل دلفی، عدد 20 تا 50 درصد را بیان داشتهاند.

تغییر سطح درختسانها

میتوان با استفاده از عوامل پوشش دهنده بر روی خارجیترین سطح درختسانها، ویژگیهای سطحی آنها را تغییرداد.

درختسانها ممکن است با این کار محدوده جدیدی از مشخصات کـارکردی را دارا شـوند. برخـی از ایـن ویژگـیهـا عبارتند از:

* چند ظرفیتی بودن: میتوان گروههای فعال را به لایه خـارجی درخـتسـانهـا متـصل نمـود. هـر کـدام از ایـن محلهای فعال این قابلیت را دارند که با یک گروه هدف برهمکنش داشته باشند که این امـر اغلـب منجـ ر بـه ایجاد حالت برهمکنشهای متعدد میگردد.

* انعطافپذیری از نظر بار و حلالیت : مـیتـوان بـا قـرار دادن گـروههـای پوشـشی مناسـب در قـسمت خـارجی درختسانها بار و حلالیت آنها را به آسانی دستکاری نمود.

* انعطـافپـذیری در ایجـاد پیونـد: مـیتـوان بـا قـرار دادن گـروههـای پوشـشی مناسـب در قـسمت خـارجی درختسانها، آنها را جوری طراحی نمودکه به گروههای خاصی تمایل قوی داشته باشند.

* انتقال مواد ژنتیکی: درختسانها میتوانند به نحوی طراحی شوند که از مرزهای سـلولی عبـور نمـوده و مـواد ژنتیکی را به داخل سلول منتقل نمایند.

عاملدار کردن کنترلشده سطح، میتواند به عنوان موضوعی در زمینه روش شناسی و تجهیزات سنتزی مورد توجـه قـرار گیرد. تغییر سطح درختسانها نسبتاً ساده بوده (بنابراظهار متخصصان، این روش سادهترین روش ایجاد گروههای عاملی است) و بسته به ساختار درختسانها و میزان عاملدار شدن مورد نظر، در بسیاری موارد به راحتی حاصل می شـود. اگـر عاملدار کردن کامل مد نظرباشد (برخی مواقع ضروری نیست) و مولکول مـورد نظـردر انتهـای زنجیـره بـزرگ باشـد، ممکن است مشکل مزاحمت فضایی پیش آمده و برخی مسائل فنی را به دنبال داشته باشد.

در مقایسه با بیشتربخشهای مربوط به نانومواد، عاملدار کردن درختسانها میتواند نسبتاً ساده باشد. بـه عـلاوه، تعیـین میزان عاملدار شدن درختسانها نسبت به سایر نانومواد با دقت زیادی امکان پذیر است. عاملدار کردن معمـولاً مرحلـه کلیدی ایجاد ویژگیهای مورد نیاز در درختسانها برای کاربرد مورد نظرمیباشد.

درصد افزایش نهایی هزینه که با این روش عامل دار کردن ایجاد میشود، تا حد زیادی به هزینه مولکول هـای پوشـشی و میزان عاملدار شدن بستگی دارد. در نتیجه تفاوت بسیار زیادی در تخمین هایی که توسط متخصصان پنل دلفی زده شـده است، وجود دارد. محدوده پاسخهای داده شده از مقدار بسیار کم تا صد درصد متغیر است.

بنابر اظهار نظـر متخصـصان شـرکت کننـده در پنـل دلفـی، روش هـای عامـلدار شـدن زیـرروشهـایی هـستند کـه ایـن متخصصان بیشترین آشنایی را با آنها دارند:

درختسانها کاربردهای- 3-3-2

کاربردهای بیشماری در سراسـر دنیـا بـرای درخـتسـانهـا مـورد بررسـی قـرار گرفتـهانـد. در زیـر کاربردهـای عمـده درختسانها آورده شده است:

قدرت/انرژی

* عامل کاتالیزوری

سلامتی و بهداشت/پزشکی

* انتقال سلولی

* سلولهای مصنوعی

* تشخیص و تجزیه

* رسانش هدفمند (مانند پروتئینها، پادتن و مواد ضد التهـاب، نـانوذرات، رادیونوکلوئیـدها، نـشانگـذاریهـای فلورسانس و غیره)

* عوامل وضوح MRI) همانند تصویربرداری از اعضا، رگها و تومورها)

* عوامل انتقالدهنده مواد ژنتیکی، حاملهای DNA

* تقلید یا مدلسازی پروتئین/آنزیم

* تولید استخوان مصنوعی

* توسعه کرمهای ضدمیکروب؛ عوامل ضد ویروسی (مثلاً برای مقابله با HIV (و ضد انگلی

* روکشهای زیستپزشکی (همانند اتصالات مصنوعی)

* داروهای چندظرفیتی جدید مبتنی بر درختسانها

* پادتنها و عوامل اتصال زیستمولکولی؛ مثل عوامل ضدابتلا و درمانکننده سم سـارس/آنفلـوآنزای پرنـدگان ) جنگافزارهای زیستی، داروهای مقاوم در برابر آنتی بیوتیـک 12) مخصوصاً برای جلوگیری از توفان سیتوچین و غیره.

مهندسی

* استانداردهای مربوط به اندازه و وزن مولکولها

* حسگرها و شناساگرهای شیمیایی/زیستی

* روکشها و فیلمهای بسیار نازک الیاف کربنی

* افزودنیهای پلیمر و پلاستیک (مثلاً برای کاهش ویسکوزیته، افزایش سختی، وارد نمودن مـواد رنگـی، مـواد افزایش دهنده سازگاری و غیره)

* ایجاد فومها (مانند زئولیتهای سنتزی یا مواد عایق)

* واحدهای ساختمانی برای مواد نانومقیاس

محصولات

* تونرمخصوص چاپگرهای لیزری و جوهرافشان

* رنگها و مواد رنگی

* چسبهای صنعتی

* تولید باتریها و روانکنندههای نانومقیاس محیط زیست

* عوامل آلودگیزدا (به دام انداختن یونهای فلزی)

* اولترافیلتراسیون

الکترونیک/اپتوالکترونیک

* ابزارهای الکترونیک مولکولی برای ذخیرهسازی دادهها

* مواد نوری سهبعدی

* سیستمهای جاذب نور

* OLEDها (نمایشگرهای صفحه تخت و سایر کاربردهای مربوط به نشرنور)

* نقاط کوانتومی

* بلورهای مایع

* مدارهای سیمی قابل چاپ

* مواد با ثابت دیالکتریک پایین (مواد عایق)

کاربردهای متفرقه

تعیین آینده زمینهای که چنین به سرعت در حال توسعه بوده و کاربردهای بسیار وسیعی دارد، بسیار سخت اسـت . بـا ایـن حال، در پاراگرافهای زیر یک دید کلی از مراحل مختلف توسعه کاربردهای ذکر شده در بالا آورده شده است.

هر یک از سه پاراگراف بعدی، یک تصویر کلی از نقشه راه عمومی درختسانها ارائه مـیدهـد: یکـی بـرای وضـعیت موجود (2005 ،(یکی پیشبینی پنج سال بعدی (2010 (و سومی برای ده سال بعد (2015 .(

ارائه تصویری از نوآوری در سال 2010 و مخصوصاً در سال 2015 ممکن است این تـصور غلـط را ایجـاد نمایـد کـه در آینده، تحقیق و توسعه بنیادی (و در برخی موارد، تحقیق وتوسعه کاربردی) منسوخ خواهند شد. البته این واقعیـت قـضیه نیست. باید توجه داشت که وضعیت کاربردهای نشان داده شده در نمودارهـا نـشان دهنـده پیـشرفت کاربردهـای اولیـه و ابتدایی (پیشقراولان یک زمینه وسیع از کاربردها) میباشند.

در واقع، هر یک از نواحی کاربردی که در این نمودارها نشان داده شده است، به منزله نـوک کـوه یخـی از کاربردهـای مرتبط میباشند. هر یک از این کاربردها ادامه یافته ومنجربه تحقیقـات بنیـادی جدیـدتری شـده و مـسیرهای تحقیقـاتی تازهای را ایجاد خواهند نمود . با این حال در پنـل دلفـی انجـام شـده توسـط نقـشه راه نـانو ، از متخصـصان در مـورد ایـن زمینههای تحقیقاتی جدید پرسیده نشده است، بلکه از آنان خواسته شده است تا موقعیت کاربردهـای پیـشتاز را در مـسیر مربوطه تعیین نموده و مشخص نمایند که کدام یک از آنها زودتربه بازار خواهند رسید.

 

در تصاویر زیربخشهای زیر قرار دارند:

فاز تحقیق و توسعه بنیادی

کاربردهای قرار گرفته در این بخش، توجه یک یا چند محقق را در دنیا به خود جلب نموده اند. برخـی از ایـن کاربردهـا ممکن است در مراحل ابتدایی توسعه قرار داشته باشند، در حالی که برای برخـی دیگـر از ایـن کاربردهـا، انجـام توسـعه دشوار بوده و برای فهم آن نیاز به تحقیقات بنیادی بیشتری وجود دارد . هدف از تحقیق و توسعه بنیادی اعتبار بخشیدن به تئوریهای مطرح شده میباشد. بسیاری از کاربردها در حا ل حاضر در این مرحله قرار دارند و محققان تلاش می کنند تـا درک بهتری از خواص درختسانها به دست بیاورند.

فاز تحقیق و توسعه کاربردی

عموماً (ولی نه الزاماً) پـس از اعتبـار بخـشیدن بـه تئـوری هـا، تحقیقـات از آزمایـشگاه هـای تحقیقـاتی خـالص بـه سـمت آزمایشگاههای تجاریتر و شرکتها حرکت میکند. تحقیق و توسعه کاربردی در نهایت منجر به اثبـات مفهـوم اولیـه و ارائه یک مدل موفق می گردد. با وجودی که ممکن است مشکلات تولید هنوز حل نشده باشند، اما یک نمونه /مدل اولیه به دست میآید.

فاز تحقیق و توسعه تولید (کاربردهای اولیه)

پس از به دست آ وردن یک نمونه اولیه، ممکن است یک مقدار کم و اولیه از محصول تولید شود که معمولاً هزینههـای زیادی نیز دربردارد. اگر این فرآیند تولید موفقیت آمیزباشد، شرکتها به دنبال راهـی بـرای تولیـد انبـوه آن مـی گردنـد.

عموماً در همین زمان، تقاضای بازار آنقدر گسترش مییابد که سرمایهگذاری لازم برای تولید انبـوه را جبـران کنـد. ایـن فاز در نقطهای پایان مییابد که امکان تولید شروع انبوه کاملاً روشن شده است.

تولید انبوه وتحقیقات منجربه رشد (تولید انبوه)

فاز نهایی توسعه زمانی است که تولید انبوه صورت گرفته و تحقیقات برای بهبود و تو سعه محصول ادامه مییابد. پـس از این فاز، فازهای دیگری نیز قابل تصور است (بلوغ بازار، انتهای چرخه عمر و غیره)، اما این مراحـل در تـصاویر زیـرمـد

نظر قرار نگرفتهاند.

مروری بر کاربردهای فعلی (2005 (

شکل صفحه بعد مروری بر مراحل مختلف توسعه کاربردهای گوناگون درخت سانها در حـال حاضـر دارد . شـکلهـا و متن این بخش بیشترمبتنی برنظر شرکتکنندگان در پنل دلفی میباشد.

درختسانها به دلیل ساختار سازمان یافته، راحتی تغییر و رفتار جذبی قوی نسبت به بسیاری از مواد، مـی تواننـد در تولیـد حسگرها (مثلاً برای تشخیص بخارات سمی شیمیایی )به کارروند. در حال حاضر برخی از انواع حسگرها و شناسـگرهای مبتنی بردرختسانها به صورت تجاری موجود میباشند.

اندازه مولکولی کاملاً یکسان نسل های مختلفی از درخـتسـانهـا موجـب مـیشـود کـه ایـن مولکـول هـا اسـتانداردهای مولکولی اندازه و وزن بسیار خوبی برای کالیبر دن کرده دستگاههای اندازهگیری باشند. اداره کل ایالات متحده در حـال حاضر از آنها برای این منظور بهره میبرد.

کاربردهای کنونی درختسانها همچنین شامل جوهرها و تونرهای پرینتر جوهرافشان می باشد. در سـطوح پـایین، انـواع خاصی از درختسانها، مقاومت جوهر نـسبت بـه آب و چـسب ندگی آن را روی مـواد مختلـف (کاغـذ، شیـشه، فلـز، یـا پلاستیک) به میزان قابل ملاحظهای بهبود میبخشند. در تونرها آنها موجب ایجاد مخلوطی با جریـان بهتـر، ویژگـی هـای پایدار، و کیفیت بالای تصویرمیشوند.

در زمینه تشخیص درون بافت زنده، ترکیب درخت سان- پادتن در یک ابزار تشخیص پروتئینـی بـه کـار رفتـه وموجـب

تشخیص سریع و حساس نشانههای حاکی از حمله قلبی میشوند.

درختسانها و پلیمرهای ابرشاخهای در حال حاضر به عنوان پرکننده در بـسیاری از کامپوزیـت هـا (بهبـود ویـسکوزیته، پیوندهای عرضی، و سفتی) و رنگها به کار میروند؛ در این عرصه درختسانهای PPI بـرای کاربردهـایی کـه هزینـه اهمیت زیادی دارد، قیمت مناسبی دارند . پلاستیکهای با عملکرد بالا نیز از مزایای درخت سانها به عنوان سازگارکننده و عوامل پیونددهنده بهره برده وپلیمرهای ابرشاخهای نیزبه عنوان سختکننده در رزینهای اپوکسی به کار میروند.

برخی کاربردهای مربوط به سلامتی نیز اولین مراحل تجاری سازی خود را میگذرانند. مثالهایی از این کاربردهـا شـامل استفاده از درختسانها به عنوان عوامل وضوح تصویر در MRI و عوامل انتقال دهنده ژن (حاملهای DNA (میباشند.

مثلاً درختسانهای PAMAM به یونهای پارامغناطیس متصل شده و استفاده از آنها به عنوان عوامل وضوح تصویردر تصویربرداری تشدید مغناطیسی مورد بررسی میباشد.

مثالهایی از کاربردهای دیگر درخت سانها که به اولین مرحله تجاری سازی رسیدهاند، استفاده از آنها بـه عنـوان عوامـل کاتـالیزوری (موجـب ایجـاد کاتالیزورهـای همـوژنی مـیشـوند کـه بـه راحتـی بـا روشهـایی همچـون سـانتریفوژ یـا اولترافیلتراسیون جدا میشوند) یا به عنوان عوامل ضدمیکروبی در کرمها میباشند.

با این حال بسیاری از کاربردها در فاز تحقیق و توسـعه بنیـادی یـا کـاربردی قـرار دارنـد . بـسیاری از کاربردهـا در زمینـه پزشکی هنوز در فاز پیش -تحقیقاتی هستند. بیشک کاربردهای مربـوط بـه رهـایش دارو، انتقـالات سـلولی، وتقلیـد یـا

مدلسازی پروتئین/آنزیم در این فاز قرار دارند . استفاده از درختسانها در ساخت فوم، به عنوان بلـوک هـای سـاختمانی مـوا دنانوسـاختار (جدیـدترین پیـشرفت در ایـن عرصـه رشـد نانولولـههـای کربنـی در دمـای پـایین روی کاتالیزورهـای درختسان میباشد)، یا در سیستمهای جذب نور نیزدر مراحل ابتدایی قرار دارند.

تحقیقات درختسانها بسیار کاربرد محور می باشد. تخمین بازه زمانی بـرای توسـعه کاربردهـای مختلـف بـسیار سـخت است، چرا که موانع اصلی به مراح ل سنتز یا عاملدار کردن ارتباط زیادی نداشته، بلکه به تحقیقات کاربرد نهایی و هزینه

حجم تولید موردنظرمرتبط میباشد.

 

درختسانها همچنین به عنوان پایه ای برای فناوریهای روکشدهی مورد استفاده قرار می گیرند. روکشهای مبتنـی بـر درختسانها بسیاری از خواص خود درختسانها را بـه شـکل روکـش از خـود بـروز مـیدهنـد. در حـال حاضـر ایـن روکشها برای کاربردهایی در زمینه نانو/میکروالکترونیک تحت بررسی میباشند.

یقیناً کاربردهای زیادی در ارتباط با درختسانها وجود دارند. با اینحال، تعداد بسیار کمـی از آنهـا (بنـا بـه نظـر برخـی متخصصان تنها یک سوم از آنها ) ممکن است به بازار هدف برسند . دیودهای نورافشان آلی تنها یک مثال می باشند که با رقابت بسیار شدیدی از طرف مواد دیگری همچون پلیمرهای مرکب مواجه میباشند.

مروری بر کاربردها در سال 2010

شکل زیر خلاصهای از وضعیتهای مورد انتظار توسعه کا ربردهای مختلف درختسانها را در سال 2010 نشان میدهد.

پس از 5 سال کاربردهای بسیاری به مرحله باروری خواهند رسید . شکلها و متن موجود در این بخش عمـدتاً بـر اسـاس نظرات متخصصان شرکت کننده در پنل دلفی تهیه شده است.

تعداد زیادی از کاربردهایی که امروزه مدنظر هستند ، به احتمال زیاد در سال 2010 در فاز تحقیقات کاربردی بـوده و یـا حتی به مراحل اولیه تجاریسازی نیزرسیدهاند.

از جمله مفاهیمی که در سال 2010 وارد قیف کاربردهای درختسانها خواهند شد، نانوابزارها مـی باشـند. کاربردهـایی که در فـاز تحقیـق و توسـعه بنیـادی بـاقی خواهنـد مانـد عبارتنـد از درخـتسـانهـای پزشـکی چنـدکارکردی (هماننـد

از دانشگاه میـشیگان و شـرکت Nanobio مـیباشـد). انتظـار 13 درختسانهای طبقاتی- پیشتاز در این زمینه جیمزبیکر میرود مواردی که در حال حاضر (2005 (در فاصله میان فاز تحقیق و توسعه بنیـادی تـا کـاربردی قـرار دارنـد، د ر سـال

2010 به اولین کاربردهای خود برسند، اما تحقیقات بنیادی در زمینه این موارد همچنان تا سـال هـای متمـادی قـوی بـاقی خواهند ماند.