قطعة معدنية متشققة تلتئم ذاتيا في تجربة أذهلت العلماء!
تاريخ النشر: 21st, July 2023 GMT
لاحظ علماء أن معدنا يشفي نفسه، في حدث لم يسبق له مثيل من قبل. وإذا كان من الممكن فهم هذه العملية والتحكم فيها بشكل كامل، فيمكننا أن نكون في بداية عصر جديد تماما من الهندسة.
وقد قام فريق من مختبرات سانديا الوطنية وجامعة تكساس "إيه آند إم"، باختبار مرونة المعدن، باستخدام تقنية مجهر إلكتروني متخصص للإرسال لسحب أطراف المعدن 200 مرة كل ثانية.
وتُعرف الشقوق الناتجة عن نوع الإجهاد الموصوف باسم تلف التعب: الإجهاد المتكرر والحركة التي تسبب فواصل مجهرية، ما يؤدي في النهاية إلى كسر الآلات أو الهياكل. وبشكل مثير للدهشة، بعد حوالي 40 دقيقة من المراقبة، بدأ الكسر في البلاتين في الاندماج معا مرة أخرى وإصلاح نفسه قبل البدء مرة أخرى في اتجاه مختلف.
ويقول عالم المواد براد بويس من مختبرات سانديا الوطنية: "كانت مذهلة للغاية مشاهدته مباشرة. نحن بالتأكيد لم نكن نبحث عنه. ما أكدناه هو أن المعادن لها قدرتها الذاتية والطبيعية على شفاء نفسها، على الأقل في حالة التلف على المستوى النانوي".
وهذه شروط دقيقة، ولا نعرف حتى الآن بالضبط كيف يحدث هذا أو كيف يمكننا استخدامه. ومع ذلك، إذا كنت تفكر في التكاليف والجهود اللازمة لإصلاح كل شيء من الجسور إلى المحركات إلى الهواتف، فليس هناك ما يوضح مدى الاختلاف الذي يمكن أن تحدثه معادن الشفاء الذاتي.
إقرأ المزيد
وعلى الرغم من أن الملاحظة غير مسبوقة، إلا أنها ليست غير متوقعة تماما. في عام 2013، عمل عالم المواد بجامعة تكساس "إيه آند إم" مايكل ديمكوفيتش، على دراسة تنبأت بإمكانية حدوث هذا النوع من التئام الكسر النانوي، مدفوعا بالحبيبات البلورية الدقيقة داخل المعادن التي تغير حدودها بشكل أساسي استجابة للإجهاد.
وعمل ديمكوفيتش أيضا على هذه الدراسة الأخيرة، باستخدام نماذج الكمبيوتر المحدثة لإظهار أن نظرياته التي مضى عليها عقد من الزمن حول سلوك الشفاء الذاتي للمعدن على المقياس النانوي تطابق ما كان يحدث هنا. إن حدوث عملية الإصلاح التلقائي في درجة حرارة الغرفة هو جانب واعد آخر من البحث. ويتطلب المعدن عادة الكثير من الحرارة لتغيير شكله، لكن التجربة أجريت في الفراغ؛ يبقى أن نرى ما إذا كانت نفس العملية ستحدث في المعادن التقليدية في بيئة نموذجية.
ويتضمن التفسير المحتمل عملية تُعرف باسم اللحام البارد، والتي تحدث تحت درجات الحرارة المحيطة عندما تقترب الأسطح المعدنية من بعضها بدرجة كافية حتى تتشابك ذراتها معا. عادة، تتداخل الطبقات الرقيقة من الهواء أو الملوثات مع العملية؛ في بيئات مثل الفراغ في الفضاء، يمكن إجبار المعادن النقية على التقارب بما يكفي لتلتصق حرفيا.
ويقول ديمكوفيتش: "آمل أن تشجع هذه النتيجة الباحثين في المواد على التفكير في أنه في ظل الظروف المناسبة، يمكن للمواد أن تفعل أشياء لم نتوقعها أبدا".
نُشر البحث في مجلة Nature.
المصدر: ساينس ألرت
المصدر: RT Arabic
كلمات دلالية: كورونا اكتشافات بحوث
إقرأ أيضاً:
ضمادة ذكية تكتشف العدوى قبل أيام من ظهورها.. كيف تعمل؟
تقوم ضمادة "iCares" من معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا بالولايات المتحدة بأخذ عينات من السوائل وتتبع المؤشرات الحيوية للجروح للكشف المبكر عن العدوى والتنبؤ بنتائج الشفاء، بحسب تقرير للمعهد في موقع "سايتك ديلي".
يعمل أستاذ الهندسة الطبية في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا، وي جاو، وفريقه على تطوير ضمادة ذكية من الجيل التالي - "مختبر على الجلد" - يمكنها مساعدة المرضى ومقدمي الرعاية على مراقبة الجروح المزمنة، وتقديم العلاج، وتسريع الشفاء.
وبحسب التقرير الذي ترجمته "عربي21"، فإن الضمادة صُممت هذه الضمادة للجروح والخدوش والحروق التي تلتئم ببطء، وتهدف إلى تتبع صحة الجروح ودعم التعافي بشكل فعال.
في عام 2023، حقق فريق جاو إنجازا هاما بإثبات قدرة ضمادتهم الذكية على جمع بيانات آنية من الجروح المزمنة في نماذج حيوانية. كما ساعدت في تسريع الشفاء من خلال تقديم علاجات موجهة، مثل الأدوية أو التحفيز الكهربائي، لتشجيع تجديد الأنسجة.
ويلفت التقرير إلى أن غاو وزملاءه في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا وكلية كيك للطب بجامعة جنوب كاليفورنيا، أحرزوا تقدما ملحوظا في أبحاثهم.
فقد اختبروا نسخة مُحسّنة من الضمادة، تُسمى iCares، على 20 مريضا يعانون من جروح مزمنة ناجمة عن حالات مثل داء السكري أو ضعف الدورة الدموية. وقد نجح الجهاز المُحدّث في أخذ عينات من السوائل المُنتجة أثناء الاستجابة الالتهابية للجسم بشكل مستمر. كما قام الفريق بتقييم مرضى إضافيين قبل الجراحة وبعدها لدراسة التطبيقات السريرية الأوسع للضمادة.
تعمل الضمادة الذكية، المُجهزة بثلاثة مكونات ميكروفلويدية [موائع دقيقة] مختلفة - وهي عبارة عن وحدات مُصغّرة تُوجّه السوائل وتُتحكم في تدفقها - على إزالة الرطوبة الزائدة من الجروح مع توفير بيانات آنية حول المؤشرات الحيوية الموجودة، حسب التقرير.
وقال غاو، الباحث في معهد هيريتيج للأبحاث الطبية أيضا: "تزيل تقنياتنا المبتكرة في الموائع الدقيقة الرطوبة من الجرح، مما يساعد على التئامه. كما تضمن أن تكون العينات التي تُحللها الضمادة طازجة، وليست مزيجا من سوائل قديمة وجديدة. للحصول على قياسات دقيقة، نحتاج فقط إلى أخذ عينات من أحدث السوائل في موقع الجرح. بهذه الطريقة، يُمكن لـ iCares مراقبة المؤشرات الحيوية المهمة للالتهاب والعدوى في الوقت الفعلي".
في الواقع، في ورقة بحثية جديدة نُشرت في مجلة Science Translational Medicine، أظهر غاو وزملاؤه أن الضمادة الذكية قادرة على اكتشاف جزيئات مثل أكسيد النيتريك، وهو مؤشر على الالتهاب، وبيروكسيد الهيدروجين، وهو مؤشر حيوي للعدوى، قبل يوم إلى ثلاثة أيام من ظهور الأعراض على المرضى.
في تطور آخر، طور الفريق خوارزمية تعلم آلي يمكنها تصنيف جروح المرضى بنجاح والتنبؤ بوقت الشفاء بدقة تُضاهي دقة الطبيب الخبير.
تتكون الضمادة من شريط بوليمر مرن ومتوافق حيويا، ويمكن طباعته بتقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد بتكلفة منخفضة. وتدمج مصفوفة مستشعرات حيوية مُهندسة نانويا، وهي قابلة للاستخدام مرة واحدة لأغراض النظافة الشخصية والتطبيقات ذات الاستخدام الواحد. كما يتضمن النظام لوحة دوائر مطبوعة قابلة لإعادة الاستخدام، تتولى معالجة الإشارات ونقل البيانات لاسلكيا إلى واجهة مستخدم، مثل الهاتف الذكي.
تتضمن مجموعة وحدات الموائع الدقيقة الثلاثية داخل جهاز "iCares" غشاء يمتص سائل الجرح من سطحه، ومكونا مستوحى من علم الأحياء ينقل السائل عبر الجهاز إلى مصفوفة مستشعرات حيث يتم تحليله، ووحدة عمود دقيق تحمل السائل الذي تم فحصه إلى الجزء الخارجي من الضمادة.
الألماني يايسله يعلن رحيله عن الأهلي