نجح باحثون من جامعة هونغ كونغ، بابتكار جِل مائي يحاكي وظيفة الأوتار الطبيعية بالجسم، والذي 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 ومتانة. وتنشأ خواصها الميكانيكية من هياكل دقيقة متطورة تتضمن أليافاً صلبة من «الكولاجين»، متداخلة مع «البوليمرات الحيوية»، التي تحتفظ بالماء.
وعلى مدى العقود الماضية، حاول الباحثون استخدام الجِل المائي الاصطناعي، وهو فئة من المواد الغنية بالمياه تتضمن شبكات «بوليمر»، لتكرار هياكل وخصائص الأوتار الطبيعية. ولكن كان هذا الأمر صعباً، لأن هذا الجِل الاصطناعي عادة ما يكون ضعيفاً وهشاً، وهي المشكلة التي حلها باحثون من قسم الهندسة الميكانيكية في جامعة هونغ كونغ، عن طريق ابتكار نوع جديد من الجِل المائي المحاكي للأوتار، بخصائص ميكانيكية متميزة تتطابق مع الأوتار الطبيعية. وجرى الإعلان عن هذا الإنجاز في العدد الأخير من دورية «ساينس أدفانسيس».
وفي هذه الدراسة، جرى 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 في أثناء عملية التصنيع، تتوافق ألياف «الأراميد النانوية» مع بعضها البعض وفقاً لاتجاه التمدد، ما يؤدي إلى شبكة متباينة الخواص تحاكي السمات الهيكلية للأوتار الطبيعية.
وتمنح التفاعلات بين الألياف النانوية الصلبة و«البوليمرات» اللينة، مزيداً من المتانة الميكانيكية العالية، بما يجعله متفوقاً على المنتجات الأخرى من الجِل المائي الاصطناعي.
ويقول ليز شو من قسم الهندسة الميكانيكية في كلية الهندسة بجامعة هونغ كونغ، والباحث الرئيسي بالدراسة في تقرير نشره السبت الموقع الإلكتروني للجامعة، إن «ميزة هذا المنتج أنه يتمتع بخصائص السمات الهيكلية للأوتار الطبيعية، ما أدى إلى نتائج مذهلة لا يمكن الوصول إليها باستخدام الهلاميات المائية الاصطناعية الأخرى».
ويضيف أن «هذا الجِل المائي ليس قوياً فقط ميكانيكياً، ولكنه يعمل أيضاً بجزيئات نشطة بيولوجياً، وأجهزة استشعار إلكترونية ناعمة، ما يوفر إمكانات حاسمة لاستخدامه في إصلاح الأنسجة والأجهزة الطبية القابلة للزرع».