الشعاب المرجانية تلهم العلماء لتصميم أدوات جراحية مرنة ودقيقة

كشفت دراسة حديثة نشرت في مجلة “بي إن إيه إس” يوم 27 أكتوبر/تشرين الأول، سرا عن قدرة المرجان الرخو على تغيير صلابته بسرعة عند الشعور بالخطر. ويقول الباحثون إن هذا الاكتشاف قد يغير طريقة تصميم أدوات الجراحة والروبوتات والمواد الصناعية.

فك الباحثون، بقيادة “شينهاو هو” باحث الدكتوراه بعلم هندسة المواد في جامعة بنسلفانيا، آلية هذا السلوك المدهش، ووجدوا أن هيكل المرجان المصنوع من ملايين الجزيئات المعدنية المعلقة داخل مادة هلامية يمكنه ضغط نفسه بسرعة ليتحول من لين إلى صلب.

عظام من الطباشير

يشرح “هو” أن الأمر يشبه ازدحام المرور، حيث تقوم أنسجة المرجان بطرد الماء منها عند التعرض للمس أو إزعاج، مما يدفع الجزيئات المعدنية إلى الاقتراب الشديد بعضها من بعض، حتى تنحصر في مكانها وتغلق الهيكل. وتعرف هذه العملية باسم “الانحشار الحبيبي”.

ورغم أن الفيزيائيين يدرسون هذا السلوك منذ سنوات باستخدام الرمل أو بن القهوة، إلا أن هذه هي المرة الأولى التي يرصد فيها “الانحشار الحبيبي” المعتمد على جزيئات صلبة داخل كائن حي.

تطبيقات مذهلة

يعتقد الباحثون أن هذه النتائج قد تكون لها تطبيقات مذهلة مستقبلا، مثل ابتكار أدوات جراحية ناعمة ومرنة داخل الجسم، ثم تصبح صلبة لحظة الحاجة إلى دقة القطع أو الغرز. كما يمكن استخدام هذه التقنية في تصميم ذراع روبوت يمكنه التسلل برفق داخل فتحة ضيقة، ثم التصلب فورا ليحمل وزنا أو يثبت جسما.

ويضيف “هو” أن “السكليرايتات”، وهي جزيئات معدنية صلبة داخل المرجان، تقدم حلا لمشكلة التحكم في شكل الحبيبات نفسها، حيث تشبه أسطوانة دقيقة أو قضيبا صغيرا مغطى بتفرعات أو نتوءات جانبية متكررة.

ويعتقد المؤلفون أن هذه النتائج قد تفتح الباب أمام ابتكارات جديدة في مجالات متعددة، مثل الطب والصناعة والروبوتات. وفي المستقبل، سيعمل الباحثون على تطبيق هذه المبادئ في تصميم مواد وأدوات جديدة.