تم ابتكار هيدروجيل يمكن أن يحل محل المفاصل والغضاريف

نجح فريق من العلماء بجامعة هارفارد في ابتكار هيدروجيل قوي ومرن للغاية يمكنه استبدال المفاصل أو الغضاريف التالفة.

ويعتبر مبتكروها متخصصين في مجالات الميكانيكا وعلوم المواد وهندسة الأنسجة.

ظهرت أولى الهلاميات المائية عام ٢٠٠٣. وهي نوع خاص من المواد الجيلاتينية الصلبة. وقد وجدت تطبيقات واسعة في البستنة والطب وغيرها. ومع ذلك، كانت قدرات الهلاميات المائية الأولى محدودة للغاية، إذ أصبحت غير صالحة للاستخدام تحت ضغط منخفض. وباءت جميع محاولات تطوير تركيبة مثالية توفر المرونة والقوة بالفشل.

يُطلق على هذه المادة اسم "هيدروجيل" نسبةً إلى مكونها الرئيسي، وهو الماء. تتكون من شبكتين بوليمريتين تتفاعلان لإنتاج تأثير قوي للغاية. يتميز الهيدروجيل بقدرته على الشفاء الذاتي، وهو شديد الصلابة ومتوافق حيويًا، مما يجعله مناسبًا للاستخدام الطبي.

يوضح الباحث الرئيسي جونغ يون سانغ، الباحث في كلية هارفارد للهندسة والعلوم التطبيقية (SEAS): "الهلاميات المائية التقليدية حساسة للغاية للإجهاد الميكانيكي - تخيلوا هلامًا يسهل غمس ملعقة فيه". ويضيف: "ولكن نظرًا لتوافقها الحيوي وتركيبها المائي، تُستخدم في الطب لزراعة الأنسجة الحية وكوسط غذائي. ولاستخدام الهلاميات المائية في مجالات علمية وصناعية جديدة، كان من الضروري إزالة العيب الذي جعل المادة غير صالحة للاستخدام بسبب ضعف متانتها. ولتحقيق ذلك، استبدلنا إحدى شبكات البوليمر في الهلام المائي المزدوج بشبكة من الألجينات (المستخرجة من خلايا الطحالب البنية)، وهي سلسلة طويلة من الهيدروكربونات. وكانت النتيجة هي هلام مائي قوي ومرن في آن واحد".

تستطيع شرائح الهيدروجيل التي ابتكرها العلماء أن تتحمل الأحمال الميكانيكية التي تزيد بمقدار 10 مرات عن تلك التي كانت تحملها المواد التي تم إنشاؤها مسبقًا، ويمكنها أن تتمدد بشكل أفضل بمقدار 20 مرة من نظيراتها، وبفضل الصيغة المحسنة، زادت قدرتها على مقاومة الأضرار الميكانيكية - الخدوش والجروح.

وبحسب الخبراء فإن الخصائص المحسنة للهيدروجيل سوف توسع نطاق تطبيقها؛ وعلى وجه الخصوص، يمكن أن تكون هذه المواد بديلاً جيداً للغضاريف والمفاصل التالفة، ويمكن استخدامها أيضاً في إنشاء العضلات الاصطناعية أو بمثابة غطاء للجروح.

[ 1 ]، [ 2 ]، [ 3 ]، [ 4 ]، [ 5 ]