ابتكار جِل مائي لمحاكاة وظيفة أوتار الجسم

ليز هو يحمل الجِل المائي الجديد (جامعة هونغ كونغ)

نجح باحثون من جامعة هونغ كونغ في ابتكار جِل مائي يحاكي وظيفة الأوتار الطبيعية بالجسم، الذي يمثل إصلاحها أو استبدال المصاب منها، أحد التحديات الرئيسية في الطب السريري.
والأوتار الطبيعية بالجسم هي شريط متين من الأنسجة الضامة الليفية التي تربط عضلة معينة بجزء آخر من الجسم، وهي عبارة عن أنسجة غنية بالمياه تظهر قوة ميكانيكية رائعة ومتانة، وتنشأ خواصها الميكانيكية من هياكل دقيقة متطورة تتضمن أليافاً صلبة من الكولاجين متداخلة مع البوليمرات الحيوية التي تحتفظ بالماء.
وعلى مدى العقود الماضية، كان الباحثون يحاولون استخدام الجِل المائي الصناعي، وهي فئة من المواد الغنية بالمياه تتضمن شبكات بوليمر، لتكرار هياكل وخصائص الأوتار الطبيعية، ولكن كان هذا الأمر صعباً لأن هذا الجِل الصناعي عادة ما يكون ضعيفاً وهشاً، وهي المشكلة التي حلها باحثون من قسم الهندسة الميكانيكية بكلية الهندسة جامعة هونغ كونغ، عن طريق ابتكار نوع جديد من الجِل المائي المحاكي للأوتار بخصائص ميكانيكية متميزة تتطابق مع الأوتار الطبيعية، وتم الإعلان عن هذا الإنجاز في العدد الأخير من دورية «ساينس أدفانسيس».
وفي هذه الدراسة، تم خلط ألياف الأراميد النانوية المشتقة من (الكيفلار)، وهي مادة بوليمر مستخدمة في السترات والخوذات الواقية من الرصاص، مع كحول البولي فينيل، وهو بوليمر صناعي آخر، لبناء الجِل المائي المحاكي للأوتار، ومع إجهاد الشد المطبق أثناء عملية التصنيع، تتماشى ألياف الأراميد النانوية مع بعضها بعضاً وفقاً لاتجاه التمدد، مما يؤدي إلى شبكة متباينة الخواص تحاكي السمات الهيكلية للأوتار الطبيعية.
وتمنح التفاعلات بين الألياف النانوية الصلبة والبوليمرات اللينة مزيداً من المتانة الميكانيكية العالية على المركبات، بما يجعله متفوقاً على المنتجات الأخرى من الجِل المائي الصناعي.
ويقول ليز شو، من قسم الهندسة الميكانيكية في كلية الهندسة بجامعة هونغ كونغ، والباحث الرئيسي بالدراسة في تقرير نشره السبت الموقع الإلكتروني للجامعة: «ميزة هذا المنتج أنه يتمتع بخصائص السمات الهيكلية للأوتار الطبيعية، مما أدى إلى خصائص مذهلة لا يمكن الوصول إليها باستخدام الهلاميات المائية الصناعية الأخرى».
ويضيف: «هذا الجِل المائي ليس فقط قوي ميكانيكياً، ولكنه يعمل أيضاً بجزيئات نشطة بيولوجياً وأجهزة استشعار إلكترونية ناعمة، مما يوفر إمكانات حاسمة لاستخدامه في إصلاح الأنسجة والأجهزة الطبية القابلة للزرع».