تصميم أدوات جراحية مرنة ودقيقة من الشعاب المرجانية

صرح باحث الدكتوراه بقسم هندسة المواد في جامعة بنسلفانيا " شينهاو هو" بأن هيكل المرجان الرخو المعروف باسم "ليبتوجرجيا تشيلينسيس" المصنوع من ملايين الجزيئات المعدنية المعلقة داخل مادة هلامية (جيل) يمكنه ضغط نفسه بسرعة ليتحول من لين إلى صلب عند الإحساس بالخطر.

وأوضح "هو": الأمر يشبه تماما ازدحام المرور، فعندما يتعرض المرجان للمس أو إزعاج، تقوم أنسجته بطرد الماء منها، فينكمش الجيل، مما يدفع الجزيئات المعدنية إلى الاقتراب الشديد بعضها من بعض، حتى تنحشر في مكانها وتغلق الهيكل.

وتعرف هذه العملية باسم "الانحشار الحبيبي" أي أن حبيبات صغيرة كانت حرة الحركة تصبح متشابكة ومقفلة معا عندما تضغط بقوة ، ويدرس الفيزيائيون هذا السلوك منذ سنوات باستخدام الرمل أو بن القهوة، لكن هذه هي المرة الأولى التي يرصد فيها "الانحشار الحبيبي" المعتمد على جزيئات صلبة داخل كائن حي.

ويشير الباحثون إلى أن هذا الهيكل الذكي للمرجان ليس مصنوعا من معدن نادر أو بوليمر غامض، بالعكس، إنها في الأساس طباشير، أي كربونات الكالسيوم، نفس المادة الرخيصة التي تكون أصداف البيض، والطباشير، والرخام، والحجر الجيري واللآلئ، إذ إن الاختلاف ليس في المادة نفسها بل في طريقة تنظيمها.

يوضح المؤلف الرئيسي للدراسة أن الدراسات التطبيقية السابقة حاولت استغلال مبدأ "الانحشار الحبيبي" لصنع أدوات تتغير صلابتها ، ويوضح الباحث "عندما تقترب هذه الجسيمات من بعضها بما يكفي، تتشابك هذه الفروع الصغيرة وتتداخل، فتمنعها من الحركة؛ إنها فعليا تقفل نفسها في موقعها، وهنا يحدث التحول الدفاعي: البنية كلها، التي كانت لينة ومنحنية، تصبح فجأة ثابتة ومقاومة للانحناء".

ويعتقد الباحثون أن هذه النتائج قد تكون لها تطبيقات مذهلة مستقبلا، كابتكار أدوات جراحية ناعمة ومرنة داخل الجسم لتتفادى إتلاف الأنسجة الرقيقة، ثم تصبح صلبة لحظة الحاجة إلى دقة القطع أو الغرز، أو ذراع روبوت يمكنه التسلل برفق داخل فتحة ضيقة، ثم التصلب فورا ليحمل وزنا أو يثبت جسما، أو مواد حماية ذكية بالأطراف الصناعية، أو الملابس الخاصة برواد الفضاء.