در اختراع حاضر، راكتور الكتروشيميايي جهت الكتروسنتز محصولات آلدئيدي و كتوني از طريق اكسايش الكتروشيميايي الكل¬ها با روشي نوين و مطابق با قوانين شيمي سبز، ارائه شده است. با توجه به نياز صنايع داخل كشور اعم از داروسازي، كشاورزي، مواد آرايشي و بهداشتي، عطرسازي و رنگ¬سازي بر بكارگيري پيش¬ماده¬هاي آلدئيدي و كتوني جهت توليد محصولات ثانويه و همچنين نياز محققين فعّال در محيط¬هاي آزمايشگاهي و صنعتي به راكتور الكتروشيميايي جهت الكتروسنتز مواد آلي، سعي بر قطع وابستگي كشور در واردات مواد اوليه و عدم نياز به دستگاهوري خارجي داشته¬ايم. فعاليت¬هاي پيشين در توليد مواد مذكور به¬دلايل زيست¬محيطي و اقتصادي از مقبوليّت چنداني برخودار نبوده¬اند و از سويي ديگر هزينه بالا و وارداتي بودن راكتور¬ الكتروشيميايي صنعتي نيز از مشكلات خاص مربوط به اين زمينه محسوب مي¬شود. لذا در اختراع حاضر، الكترود اصلاح¬شده با نانوحفرات سيليكايي عامل¬دار شده با راديكال (TEMPO@MCM-41)، به¬عنوان كاتاليزوري كارآمدتر جهت اكسايش الكتروشيميايي الكل¬ها ساخته شد. در مرحله بعد راكتور الكتروشيميايي تشكيل شده از مجموعه الكترودهاي اصلاح¬شده (TEMPO@MCM-41)، به¬منظور افزايش مقياس فرآيند توليدي حاضر به¬عنوان نخستين نمونه داخلي و خارجي طراحي شد. نتايج بدست آمده بيانگر توانايي اين سيستم در تبديل دسته وسيعي از الكل¬ها به آلدئيدها و كتون¬هاي مربوطه با بهره¬هاي خوب تا عالي، در محيط آبي و بدون ايجاد محصول جانبي بود. راكتور مذكور با تبديل مقياس بزرگ 20 ميلي¬مول و ارائه عدد بازده (TON) غيرمنتظره بالاي 6000، عملكرد موفقي در اكسايش الكتروشيميايي الكل¬ها به¬همراه داشت. براساس اطلاعات ما، اين ميزان عدد بازده بدست آمده، بالاترين مقدار گزارش شده براي سيستم-هاي كاتاليزوري برپايه راديكال TEMPO در اكسايش شيميايي و الكتروشيميايي الكل¬ها مي¬باشد. با توجه به تطابق روش ارائه شده با قوانين محيط¬زيست، امكان بازيافت كاتاليزور و توليد محصولات در مقياس نيمه صنعتي و توانايي صنعتي شدن، امكان تأمين نيازهاي صنايع فوق¬الذكر جهت توليد محصولات ثانويه ميسّر مي¬باشد. همچنين با توجه به طراحي و ساخت اين راكتور الكتروشيميايي در داخل كشور با بكارگيري امكانات ساده و قيمت مناسب، نياز محيط¬هاي آزمايشگاهي و حتي صنعتي به واردات راكتور از خارج كشور با هزينه بالا، جهت توليد مواد آلي نيز مرتفع مي¬شود.

در اين اختراع يك كاتاليزور مزوحفره منظم كربني مشتق شده از مايع¬يوني براي واكنش احياي اكسيژن در الكترود كاتد پيل¬هاي سوختي سنتز شده است. سنتز مزوحفره هاي منظم كربني به روش نانوقالب¬گيري با استفاده از قالب مزوحفره سيليكايي SBA-15 و پيش¬ماده كربني شامل، مخلوط مايع¬يوني (1-متيل-3-فنيل¬اتيل ايميدازوليوم هيدروژن¬سولفات) و گوانين در دماي 1000 درجه سانتي¬گراد انجام شده¬است. فعاليت الكتروكاتاليزوري كاتاليزور مزوحفره كربني بدست¬آمده در واكنش احياي اكسيژن با روش¬هاي ولتامتري چرخه¬اي و ولتامتري هيدروديناميكي در محيط¬هاي قليايي و اسيدي مورد بررسي قرار گرفت. مطالعات ولتامتري روي الكترود ديسك گرافيت آغشته شده با مايع¬يوني به¬عنوان اتصال¬دهنده و پودر كاتاليزور مزوحفره كربني به¬عنوان اصلاح¬كننده انجام شد. بررسي¬هاي ولتامتري نشان داد اين كاتاليزور مزوحفره كربني حاوي گروه¬هاي نيتروژن، رفتار الكتروكاتاليزوري بسيار خوبي براي واكنش احياي اكسيژن از خود نشان داده و پتانسيل مازاد واكنش احياي اكسيژن را بطور چشمگيري كاهش داده¬است. در ادامه براساس نتايج ولتامتري، فرايند انتقال الكترون 4 الكتروني براي واكنش احياي اكسيژن با اين نانوكاتاليزور كربني محاسبه شد كه محصول واكنش اين فرايند آب است. مزاحمت متانول در واكنش احياي اكسيژن بر روي عملكرد اين كاتاليزور كربني با تكنيك كرونوآمپرومتري به وسيله الكترود اصلاح شده چرخان بررسي شد و نشان داد فعاليت الكتروكاتاليزوري كاتاليزور مورد نظر حتي در حضور متانول دستخوش تغيير و كاهش نمي شود. مطالعات نشان مي¬دهد كه اين كاتاليزور فعاليت الكتروكاتاليزوري خوبي براي واكنش احياي اكسيژن دارد و قابليت استفاده در مقياس صنعتي و پيل¬هاي سوختي را دارا مي¬باشد.

داربست‌هاي كامپوزيتي، به دليل توانايي تركيب، مزاياي مواد مختلف، توجه زيادي را به خود جلب كرده اند. به خاطر زيست سازگاري و توانايي اتصال به استخوان، بسياري از مواد كامپوزيتي براي كاربردهاي پزشكي گسترش يافته اند كه شامل كامپوزيت هاي زمينه سراميكي يا پليمري مي‌باشد.كامپوزيت‌هاي زيستي مختلفي در طبيعت وجود دارند، كه يك زمينه آلي با يك بخش معدني تركيب مي‌شود، اين كامپوزيت‌ها، با توجه به ويژگي‌هاي كه دارند قادر به ايجاد خواص مكانيكي مناسب جهت جايگزيني براي كاربرد مخصوص خود مثل اسكلت و دندان را دارند. در اين ميان داربست‌هاي زمينه پليمري با پوشش مواد زيست فعال به تازگي مورد توجه دانشمندان قرار گرفته‌اند. شيشه‌هاي زيست فعال نشان داده اند كه در محلول شبيه سازي شده‌ي بدن قادر به توليد هيدروكسي اپاتيت(بخش معدني استخوان) روي سطح داربست هستند. به طور كلي هدف از اين اختراع طراحي و ساخت داربستي است كه علاوه بر داشتن ريزساختاري در مقياس نانو، خواص مكانيكي متناسب با بافت استخوان را داشته باشد. نكته ديگر اين است كه داربست طراحي شده بايد كاملا قابليت تخريب متناسب با ترميم بافت اسيب ديده را داشته باشد تا بدون ايجاد تنش به ناحيه اسيب ديده پس از ترميم كامل بافت استخوان از بين برد. ساختار داربست به صورت الياف با سايز نانو است كه متشكل از پلي‌كاپرولاكتون/ژلاتين/شيشه زيست فعال مي باشد كه خواص مكانيكي و آبدوستي اين داربست‌هاي پليمري با افزودن نانو پودر هاي شيشه زيست فعال به طور چشمگيري به حالت ايده ال نزديك شدند و ميزان زيست سازگاري به حداكثر رسيد. اما بايد ميزان و درصد ژلاتين و شيشه زيست فعال اضافه شده به پليمر سنتزي پلي‌كاپرولاكتون به گونه اي باشد كه خاصيتي مشابه با بافت استخوان بدست ايد. يكي ديگر از ويژگي هاي اختراع ريزساختار نانو آن مي باشد و ما برآن هستيم كه با استفاده از تكنيك الكتروريسي ساختار نانو را فراهم كنيم، تا ساختاري دقيقا مشابه ساختار ماتريس خارج سلولي فراهم شود و سلول ها چهارچوبي ايده ال جهت چسبيدن را بدست اورند.

زخم يكي از انواع آسيب هاي پوستي است كه سالانه مشكلات و هزينه هاي فراواني را به جامعه بشري تحميل كرده و موجب مرگ و مير فراوان مي گردد. پانسمان ها، موادي هستند كه براي مراقبت از زخم استفاده ميشوند و مي توانند از عفوني شدن زخم جلوگيري كرده و به ترميم زخم كمك كنند. اين اختراع به توصيف پانسمان زخم هيدروژلي نشاسته حاوي هيالورونيك اسيد و عصاره بره موم مي پردازد كه در مقياس تجاري قابل توليد است و قابليت ترميم زخم هاي حاد و مزمن به ويژه زخم پاي ديابتي را دارد. اين پانسمان هيدروژلي، ترشحات زخم را جذب مي كند، داراي خاصيت ضدباكتريايي است و سرعت ترميم را افزايش دهد . همچنين زيست سازگار است و هيچگونه سميتي براي سلول هاي فيبروبلاست ايجاد نمي كند.

در اين اختراع، يك اكسترودر جديد براي چاپگرهاي سه بعدي از نوع مدل‌سازي رسوب دهنده (FDM) به منظور چاپ كامپوزيت‌هاي تقويت شده با الياف بلند طراحي و ساخته شده است. نمونه‌هاي كامپوزيتي چاپ شده با اين چاپگر، از جنس پلي لاكتيك اسيد (PLA) تقويت شده با الياف كربن بلند هستند. در مرحله‌ي ساخت، براي اين كه نياز به طراحي و ساخت كنترلر و شاسي وجود نداشته باشد، مجموعه‌ي اكسترودر به صورت قابل تعويض ساخته شده، و بر روي يك چاپگر سه بعدي نصب شده است. ويژگي منحصر بفرد اكسترودر جديد اين است كه مي‌تواند به طور همزمان الياف كربن و فيلامنت PLA را با همديگر پرينت كند. نتايج تجربي آزمايش كشش و خمش، افزايش قابل توجه خواص مكانيكي نمونه‌هاي PLA تقويت شده با الياف كربن را نشان مي‌دهد. به اين ترتيب، مي‌توان قطعات پيچيده‌ي كامپوزيت‌هاي اليافي را با سرعت و دقت بالا توليد كرد.

در حالت كلي هدف اصلي اين اختراع، ساخت داربست نانوكامپوزيتي مشابه بافت استروماي قرنيه در راستا رفع كمبود بافت آلوگرافت با كيفيت و سالم براي پيوند در بيماري هاي استروماي قرنيه مي باشد. اين داربست نانوكامپوزيتي علاوه بر امتياز ريزساختار در مقياس نانو، شامل خواص مكانيكي و شفافيت مشابه با بافت استروماي قرنيه مي باشد. ساختار داربست به صورت الياف هم راستا و قطر مشابه با بافت استروماي قرنيه است كه متشكل از پلي‌كاپرولاكتون/فيبروين ابريشم حاوي عصاره آلوئورا مي باشد كه خواص مكانيكي، شفافيت و نفوذپذيري اين داربست‌هاي پليمري با افزودن عصاره آلوئورا به طور چشمگيري به حالت ايده ال نزديك شدند. نكته ديگر اين است كه داربست طراحي شده بايد كاملا قابليت تخريب متناسب با ترميم بافت اسيب ديده را داشته باشد تا بدون ايجاد تنش به ناحيه اسيب ديده پس از ترميم كامل بافت قرنيه از بين برود. همچنين، نكته حائز اهميت در اين اختراع استفاده از الياف هم راستا الكتروريسي با نسبت بهينه محلول پليمري از فيبروين ابريشم به همراه عصاره آلوئورا در تركيب با پلي كاپرولاكتون مي باشد كه شبيه ساز ساختار طبيعي استروماي قرنيه را انجام مي دهد و نتايج حاصل بهبود خواص مكانيكي، شفافيت و رفتار سلولي را به خوبي اثبات مي كند كه سلول هاي محيطي در اين ماتريس خارج سلولي چسبندگي، زنده ماني، تكثير و مهاجرت متناسب براي پيوند استروماي قرنيه را ارائه مي دهد.