أوتار صناعية تنافس نظيراتها الطبيعية في المرونة والقوة

ابتكر فريقٌ من الباحثين هلامًا يضاهي الأوتار في قوتها ومرونتها، قد يفيد في عمليات إصلاح الأوتار المتضرِّرة وصناعة الأطراف الاصطناعية والأطراف الآلية، كما أنه قد يُجدِي نفعًا في صناعة دعامات لتعزيز نمو الأنسجة.

تعمل الأوتار (في الصورة) على ربط العضلات بالعظام، كما أنها تتمدَّد وتنثني مرارًا وتكرارًا تحت وطأة وزن الجسم. وتعزى قوة الأوتار ومرونتها إلى الترتيب المعقَّد لألياف الكولاجين الصلبة التي توازي بعضها، وتتداخل مع بوليمرات لينة تحبس الماء. ولطالما سعى العلماء إلى استنساخ هذه البنية باستخدام الهلاميات المائية -وهي مواد إسفنجية ليّنة تتألّف من شبكات من البوليمر المشبّعة بالماء- إلا أنهم عجزوا عن تخليق مادة تضاهي الأوتار الطبيعية في قوتها، أو يمكنها أن تتمدد وتنثني بسهولة مثلها.

وأخيرًا، تمكَّن مينجز صن، من جامعة هونج كونج وزملاؤه من صنع هلاميات مائية مركبة، عن طريق مزج بوليمرات كحول البولي فينيل المرنة مع ألياف بوليمر الأرميد الدقيقة، التي تُعرف أيضًا باسم ألياف كيفلار. لاحظ الفريق البحثي أنه عند تمديد الهلاميات المائية وتجفيفها، فإن الروابط القائمة بين البوليمرات أتاحت لألياف الأرميد أن تحاذي بعضها دون أن تتكسر، لتضاهي بذلك البنية الدقيقة للأوتار الطبيعية.

كما أشار الفريق البحثي إلى أنه فور إعادة ترطيب الهلاميات المائية بالماء، أصبح 60% من بنيتها عبارة عن ماء، تمامًا كما هي الحال في الأوتار الطبيعية، كما أنها امتلكت خواصًا ميكانيكية مطابقة لما تتمتّع به الأوتار الحقيقية.

Sci. Adv. 9, eade6973 (2023)