خبراء يبتكرون جلدا يحاكي الجلد البشري

الجمعة 24 يناير 2020 - 23:25

ابتكر علماء جامعة موسكو بالتعاون مع زملائهم من الولايات المتحدة وفرنسا "بوليميرا" جديدا واعدا، قد يصبح في المستقبل جلدا صناعيا، يزداد متانة عند الشد، ويحاكي الجلد البشري.

وتفيد مجلة ACS Central Science، بأن فريقا علميا دوليا برئاسة البروفيسور دميتري إيفانوف من جامعة موسكو، أعلن في مقال نشرته مجلة Science عام 2018 عن ابتكارهم جلدا صناعيا يحاكي جلد الحرباء، يتغير لونه ومتانته بالتأثيرات الميكانيكية. وقد أدرجت مؤسسة العلوم الروسية هذا الابتكار حينها في قائمة أهم أعمال العلماء الروس عام 2018.

وقام العلماء في دراستهم الجديدة، بإنشاء قاعدة فريدة لتصميم المواد التي لها خاصية تغيير عدد من الأنسجة الحية. ويقول إيفانوف، "للجلد خصائص فريدة، فهو ناعم ومتين في نفس الوقت عند اللمس". ومع ذلك لا يمكن تغييره إلا تحت تأثير ميكانيكي قوي، لأنه عند الشد يزداد متانة. هذه الآلية الدفاعية تطورت عند الكائنات الحية خلال عملية التطور. ولم يتمكن العلماء من استنساخ نعومة ومتانة الأنسجة الحية في الأنسجة الصناعية، وتغيرها عند التشوه. لذلك كان عليهم دائما الاختيار بين النعومة والمتانة.

فمثلا، الهلام المائي ناعم جدا، ولكنه يفتقر إلى المتانة الميكانيكية. كما أن شكله وخصائصه الميكانيكية ترتبط بالرطوبة، فقد ينتفخ وينفجر عند وجود فائض من السوائل الفسيولوجية في الجسم.

وقد تمكن الفريق العلمي الآن من ابتكار بوليمير وهو جزيئة معقدة تتكون من عدة أجزاء قادرة على التجمع ذاتيا. ويظهر على الجزء الطويل من الجزيئة "زغب" يذكرنا بـ "فرشاة" تنظيف القناني الزجاجية، في نهايته الأجزاء الحرارية، التي يختلف تركيبها الكيميائي عن الأجزاء الباقية. وعندما تتجمع الجزيئة ذاتيا تتكون في نهايتها كرات نانو زجاجية ذات متانة عالية، أما بقية الأجزاء فتبقى مغطاة بـ"الزغب". والمواد التي تتكون منها "الفرشاة" مرنة في البداية ، ولكنها تتصلب بسرعة كبيرة عند التشوه.

وبعد أن درس العلماء جميع الخصائص الميكانيكية لهذه المادة وآلية تشوهها، اتضح لهم أن طول "الزغب" يلعب دورا أساسيا فيها، أي يمكنها استنساخ مختلف الأنسجة البيولوجية. بحسب البروفيسور إيفانوف.

وقد كشف الباحثون، أن وجود هذا البوليمير في وسط بيولوجي، لا يعرقل تكاثر الخلايا وانتشارها، أي يمكن مستقبلا زراعته، خاصة وأنه لا يحتوي على أي مادة سامة للخلايا، ولا يحتوي على مذيب مثل الماء.