الروبوتات الذاتية الشفاء يمكنها التعافي من الأضرار دون مساعدة بشرية

لقد قام العلماء بتطوير هيدروجيل يحاكي الجلد البشري من خلال الجمع بين القوة، المرونة، وقدرات الشفاء الذاتي.

تم تطوير هذه المادة بواسطة باحثين من جامعة Aalto وجامعة Bayreuth، وهي تستطيع إصلاح 80-90% من القطع في غضون أربع ساعات فقط والشفاء الكامل خلال 24 ساعة، مما يشكل تقدمًا ملحوظًا في علم المواد

تعتمد التصميم المبتكر للهيدروجيل على الألواح النانوية الفائقة النحافة من الطين التي تخلق شبكة بوليمر كثيفة، مما يعزز متانتها مع الحفاظ على قدرتها على الإصلاح الذاتي. حقق الباحثون ذلك عن طريق خلط مسحوق الأحادي مع الماء الذي يحتوي على الألواح النانوية وتعريض الحل لأشعة الأشعة فوق البنفسجية.

“تتسبب الإشعاعات الفوق بنفسجية من المصباح في ربط الجزيئات الفردية معًا بحيث يصبح كل شيء صلبًا مرنًا – هيدروجيل”، هكذا أوضح شين ليانغ، أحد مؤلفي الدراسة، كما ذكر على Interesting Engineering.

تكمن القدرة على الشفاء الذاتي للهايدروجيل في تشابك بوليمراته. “التشابك يعني أن الطبقات الرقيقة من البوليمر تبدأ في التفاف حول بعضها البعض مثل خيوط الصوف الصغيرة، ولكن بترتيب عشوائي”، قال هانغ تشانغ من جامعة أالتو، كما أُفيد على Eurekalert.

“عندما يتداخل البوليمرات بالكامل، يصبحون غير قابلين للتمييز عن بعضهم البعض. إنهم ديناميكيون ومتحركون جداً على المستوى الجزيئي، وعندما تقطعهم، يبدأون في التشابك مرة أخرى”، أضاف.

عينة بسمك ملم واحد من هذا الهايدروجيل تحتوي على حوالي 10,000 طبقة من الألواح النانوية، مما يجعلها قاسية مثل جلد الإنسان مع الحفاظ على المرونة. تجعل الشفاء السريع للمادة ومتانتها منها مرشحًا واعدًا للتطبيقات في الجلد الاصطناعي، والروبوتات الناعمة، والتكنولوجيا الطبية الحيوية.

“هذا العمل هو مثال مثير على كيف تلهمنا المواد البيولوجية في البحث عن تركيبات جديدة من الخصائص للمواد الاصطناعية. تخيلوا الروبوتات ببشرات قوية وذاتية الشفاء أو الأنسجة الاصطناعية التي تقوم بالإصلاح بشكل ذاتي”، كما قال أولي إيكالا من جامعة آلتو، كما ذكر في Eurekalert.

“هذا النوع من الاكتشافات الأساسية يمكن أن يجدد قواعد تصميم المواد”، أضاف.

تم تطوير الألواح النانوية الصناعية من الطين المستخدمة في الهيدروجل بواسطة البروفيسور يوسف برو في جامعة بايرويث. تمثل الدراسة، التي نشرت في Nature Materials، خطوة كبيرة نحو المواد المستوحاة من الأحياء التي يمكن أن تحول العديد من الصناعات، من الشفاء من الجروح إلى توصيل الأدوية والروبوتات.

بينما ما زالت التطبيقات العملية في مرحلة التطوير، فإن القدرات الهائلة لهذه التكنولوجيا لا تقدر بثمن.

يعتقد الباحثون أنه مع مزيد من التحسينات، قد يصبح الأنسجة الاصطناعية القابلة للتئام بنفسها، والجلود الروبوتية المرنة، والمواد الطبية ذات القدرات الذاتية على الإصلاح حقيقة قريبة.