וִידֵאוֹ: ים עמוק דניזן מעניק השראה לפולימרים חדשים
2023 מְחַבֵּר: Peter Bradberry | [email protected]. שונה לאחרונה: 2023-05-21 22:33
חומר חדש, שעושה כמו מלפפון ים, העובר מקשיח לרך, יכול להיות בעל יישומים בעלי ערך רפואי.
גניבת טריק מיצור זעיר בצורת חמוצים השוכן במעמקי האוקיאנוס, מדענים תכננו פולימר חדש שכאשר הוא נחשף למים, הוא יכול לשנות באופן מיידי את קשיחותו ועוצמתו. לדברי הממציאים, החידוש יכול להיות שימושי ביישומים ביו-רפואיים, כגון השתלות מוח לחולים הסובלים ממחלת פרקינסון, פגיעות בעמוד השדרה או שבץ מוחי. תוספות אלה, אומרים כמה חוקרים, עלולות להיכשל מכיוון שהן צריכות להיות נוקשות מאוד כאשר הם "מותקנים".
כאשר מפנים אותו מים, החומר הופך מפלסטיק קשיח, כמו של מארז CD, לגומי רך, מסביר סטיוארט רואן, פרופסור חבר למדע והנדסה מקרומולקולרית במחלקה לכימיה באוניברסיטת קייס ווסטרן רזרב בקליבלנד, מחבר שותף למחקר החדש, המופיע במדע.
מלפפוני ים, כמובן, תמיד נמצאים במגע עם מים. בעלי החיים מבצעים את ה"טריק "הנוקשה-רך שלהם כאשר הם חשים איום, ומקשיחים את עורם כמעין שריון גוף.
כריסטוף וודר, פרופסור חבר באותה מחלקה בקאס, אומר שהוא ורואן חשבו להעתיק את העיבוד של מלפפון הים לפני יותר מחמש שנים. בעבודה עם ביולוגים ימיים, הם קבעו כי החיה במעמקי הים ביצעה את הפיכתה הודות לסיבים העשויים מחלבון המכונה קולגן. אטימות החיבורים בין אותם סיבים קובעת עד כמה עור המלפפון נוקשה ונשלטת על ידי מערכת העצבים של החיה.
כדי לגרום לפולימר שלהם לעשות את אותו הדבר, השתמשו מדעני קייס בסיבים שנמצאו בתושב ים עמוק אחר, שפריצות ים וגם בכותנה. כאשר הם ערבבו את הסיבים המכונים ננו-סיבים תאיים עם הפולימר הגומי אתילן אוקסיד-אפיכלורוהידרין, הם יצרו רשת נוקשה, "כמעט מודבקת זו לזו", אומר וודר.
בשל אופי הקשרים בין הפולימר לסיבים, לעומת זאת, מים נכנסים בין שני החומרים, מה שמחליש את הידבקות הסיבים. לאחר מכן החומר הופך רך.
היישום המיידי ביותר לטכנולוגיה החדשה, שלדברי וודר, החוקרים בוחנים, הוא שתלי מוח המשתמשים בדחפים חשמליים כדי לשלוט בתנועה. האפקטיביות של מכשירים כאלה - שהם בעיקר ניסיוניים - נוטה לרדת בצורה חדה תוך מספר חודשים לאחר השתלתם. יש חוקרים שאומרים שהסיבה לכך היא שהמכשירים נוקשים מדי - דרישה להחדרה נכונה ובכך גורמים לנזק מוחי בסופו של דבר. וודר ורואן מדמיינים שהפולימר החדש יהיה נוקשה במהלך ההשתלה ואז נרגע ברגע שהוא מתקשר עם נוזלי המוח.
Wim L. C. Rutten, פרופסור לנוירוטכנולוגיה באוניברסיטת טוונטה בהולנד, אומר כי יש יתרון תיאורטי לפולימר. "נייר המלפפון נוגע ברעיון מעניין, וזה בהחלט יעזור אם למכשיר של העתיד תהיה מטריצה פולימרית שעשויה להתרכך לאחר ההשתלה, ב"פקודה", אומר רוטן, שלא היה מעורב במחקר. אולם הסטטוס "הנוקשה" לא יכול להיות נוקשה מספיק בכדי לחדור לקרומים הקשוחים המקיפים את המוח, הוא אומר.
ובכל זאת, וודר אופטימי. הוא מוסיף שהוא ורואן רוצים לפתח גרסה של מטריצת הפולימר שאת כוחה ניתן לשנות באמצעות חשמל. הוא צופה יישומים כמו אפוד חסין קליעים שעלול להתקשות כאשר חייל יוצא לקרב (אך יהיה נוח יותר כאשר הלובש אינו מסוגל להזיק). הוא רואה גם יישומים רפואיים אחרים, כגון סד ברך שעלול להיות גמיש יותר כאשר המשתמש צריך לזוז ועדיין לספק את התמיכה הדרושה.