نجح كل من الدكتور “ستيفان شيلر” والدكتور “ماتياس هوبر” من مجموعة “LivMatS Cluster of Excellence” في جامعة “فرايبورغ” النمساوية بتطوير العضلات على أساس البروتينات الطبيعية فقط.
نقل موقع “sciencedaily” المختص في الأبحاث والعلوم، بحسب ما ترجمه المركز الصحفي السوري عنه اليوم الأحد بتصرّف، أنّه يمكن التحكم في الانقباضات المستقلة للمادة، التي قدّمها الباحثون في مجلة “Advanced Intelligent Systems” بمساعدة تغيرات درجة الحموضة ودرجة الحرارة الحركات مدفوعة بتفاعل كيميائي يستهلك طاقة جزيئية لهذا الغرض.
يقول الطبيب “شيلر” وفق المصدر ذاته “عضلاتنا الاصطناعية لا تزال نموذجًا أولياً، ومع ذلك، فإنّ التّوافق الحيوي العالي للمادة وإمكانية تعديل تركيبتها لتلائم نسيجاً معيناً يمكن أن يمهّد الطّريق للتطبيقات المستقبلية في الطب الترميمي، أو الأطراف الصناعية، أو المستحضرات الصيدلانية، أو الروبوتات اللّينة.”
مادة تعتمد على بروتين الإيلاستين الطبيعي
أكّد الموقع أنّ المادة التي يستخدمها فريق فرايبورغ تعتمد على الإيلاستين، وهو بروتين ليفي طبيعي يوجد في البشر أيضاً، ويعطي مرونة للجلد والأوعية الدموية.
ووفقاً لنموذج هذا البروتين، طوّر الباحثون بروتينين شبيهين بالإيلاستين، يستجيب أحدهما لتقلبات درجة الحموضة، والآخر للتغيرات في درجة الحرارة.
دمج العلماء البروتينين عن طريق الترابط الكيميائي الضوئي لتشكيل مادة ثنائية الطبقات، يمكن من خلالها تشكيل المادة بمرونة وتحديد اتجاه حركتها.
يمكن تشغيل التقلّصات وإيقافها بمساعدة تغيرات درجة الحرارة
نجح الباحثون في إحداث الانقباضات المنتظمة باستخدام مصدر طاقة كيميائية كوقود، باستخدام “كبريتيت الصوديوم” في تفاعل كيميائي متذبذب يتغير فيه الأس الهيدروجيني في دوراته بسبب ارتباط خاص بعدّة تفاعلات، حيث يتم تحويل الطاقة المضافة إلى طاقة ميكانيكية عبر حالات عدم توازن للمادة.
استطاع الباحثون تشغيل الانقباضات وإيقافها بمساعدة التغيّرات في درجات الحرارة، بحيث يبدأ التفاعل الكيميائي المتذبذب عند درجة حرارة 20 درجة مئوية، لتبدأ المادة بإجراء حركات إيقاعية،
تساعد على برمجة حالات معينة للمواد لتحميلها وإعادة ضبطها مرة أخرى بحافز آخر، وهكذا توصل العلماء إلى نظام بسيط لتنفيذ التعلم والنسيان على مستوى المادة.
يوضّح “شيلر” أنّه بما أنّ المادّة مشتقة من بروتين الإيلاستين الطبيعي ويتم إنتاجه من خلال وسائل التكنولوجيا الحيوية، فإنّ المادّة تتميز باستدامة عالية لها صلة أيضاً بالتطبيقات التقنية، مضيفاً أنّه يمكن تطوير المادة بشكل أكبر للاستجابة للمنبهات الأخرى، مثل تركيز الملح في البيئة، واستهلاك مصادر الطاقة الأخرى، مثل المالات المشتقة من الكتلة الحيوية في المستقبل.
والجدير ذكره أنّ العلماء اتخذوا في الماضي، البروتينات الطبيعية كأساس لتطوير أنظمة العضلات الاصطناعية وبنائها في آلات جزيئية صغيرة، إلاّ أنّه لم يكن من الممكن حتى الآن تطوير مواد عضلية اصطناعية قائمة على أساس حيوي بالكامل وتتحرك بشكل مستقل بمساعدة الطاقة الكيميائية.
المركز الصحفي السوري
عين على الواقع
