ساخت ماده‌ای با الهام از استخوان که مقاومتش با افزایش فشار بیشتر می‌شود

محققان با الهام از استخوان انسان و صخره‌های مرجانی، ماده‌ای ساخته‌اند که سختی آن با افزایش فشار بیشتر می‌شود.

برخی ارگانیزم‌های طبیعی مثل استخوان‌ها و صخره‌های مرجانی قابلیت سازگار کردن خود در برابر انواع فشارها را داشته و به کمک مواد معدنی، مقاومت را در صورت نیاز افزایش می‌دهند. محققان دانشگاه جانز هاپکینز (Johns Hopkins) با الهام از این فرایند که «زیست‌کانی‌سازی» (Biomineralization) نام دارد، ماده‌ای ساخته‌اند که سختی آن با افزایش فشار تغییر می‌کند.

استخوان انسان ساختار خود را با جمع آوری مواد معدنی از خون بوسیله پیام رسانی سلولی (Cell Signalling) تنظیم می‌کند. صخره‌های مرجانی نیز در فرایندی مشابه و برای زنده ماندن، میزان کانی سازی را در مناطقی که بیشتر تحت فشار آب اقیانوس هستند، افزایش می‌دهند.

hamrah-mechanic malltina

افزایش فشار در سطح این ماده به بار الکتریکی بیشتر و در نتیجه، کانی سازی بیشتر منجر می‌شود.

حال محققان دانشگاه جانز هاپکینز با الهام از صخره‌های مرجانی و استخوان ماده‌ای ساخته‌اند که به کمک مواد معدنی به افزایش میزان فشار واکنش نشان می‌دهد. در این ماده لایه‌هایی از جنس پلیمر فشارهای فیزیکی را بسته به شدت آن‌ها به بار الکتریکی تبدیل می‌کنند.

محققان سپس لایه‌ها را درون مایعی قرار دادند که خصوصیات آن مشابه غلظت یونی پلاسمای خون بود. در چنین شرایطی بارهای الکتریکی مختلف می‌توانند همانند سیگنال عمل کرده و به جمع شدن مواد معدنی در سطح منجر شوند.

محققان تیغه‌ای که برای افزایش فشار در سطح ماده طراحی شده بود را به یک طرف خم کردند. نتیجه چنین کاری جمع شدن مواد معدنی بیشتر در قسمت‌هایی بود که فشار بالاتری را تحمل می‌کردند. میزان جمع شدن مواد معدنی نیز متناسب با شدت فشار وارد شده بود.

افزایش فشار در یک طرف تیغه به انباشته شدن بیشتر مواد معدنی در آن قسمت منجر شد. با کاهش تدریجی فشار از روی تیغه، میزان کانی سازی نیز کاهش یافت.

«Sung Hoon Kang»، محقق اصلی این کار پژوهشی می‌گوید به کمک یافته‌های این تحقیق می‌توان مواد خودترمیم کننده‌ای ساخت که قسمت‌های آسیب دیده را تقویت می‌کنند.

محققان با ایجاد تغییراتی در مایع یونی دریافتند که نوع مواد معدنی تشکیل شده در سطح ماده را نیز می‌توان مشخص کرد و تطبیق پذیری آن را بالاتر برد. آن‌ها می‌گویند از این ماده استفاده‌های متعددی از جمله به عنوان داربست برای تسریع درمان بیماری‌های استخوانی و همچنین رزین در دندان پزشکی استفاده کرد. «Kang» در این رابطه می‌گوید:

«ایمپلنت استخوان یا پلی را فرض کنید که بدون نیاز به معاینه و تعمیر، مقاومت خود را با افزایش فشار بالا می‌برند. به کمک این ماده می‌توان ایمپلنت‌ها و پل‌های امن‌تر را با حداقل پیچیدگی، هزینه و زمانِ اکار (Downtime) ساخت.»

یافته‌های این تحقیق در ژورنال Advanced Materials منتشر شده است.

مطالب مرتبط

پرندگان می‌توانند انسان را از روی لباس قضاوت کنند

ما می‌توانیم دوستان خود را با توجه به لباسی که می‌پوشند، تشخیص دهیم. بر اساس تحقیق جدیدی در چین، پرندگان نیز می‌توانند افراد را با استفاده از نوع پوشش آن‌ها تشخیص دهند و میان آن‌ها تفاوت قائل شوند.بسیاری از پرندگان حافظه دقیقی دارند، مخصوصا اگر بخواهند افراد را از نظر خطرناک یا بی‌آزار بودن تشخیص... ادامه مطلب

کشف شواهد جدیدی از ارتباط انسان مدرن با گونه اسرارآمیز باستانی

سالانه تحقیقات زیادی درباره تکامل انسان صورت می‌گیرد. دانشمندان به تازگی موفق به استفاده از یک روش جدید برای بررسی پروتئین‌های دندان 800 هزار ساله شده‌اند که اطلاعات جدیدی در رابطه با اجداد انسان در اختیار ما قرار می‌دهد.اگرچه انسان خردمند (Homo sapiens) تنها گونه انسان محسوب می‌شود که همچنان زنده است، اما برای رسیدن... ادامه مطلب

چرا خفاش عامل انتقال بسیاری از بیماری‌های مرگبار است؟

خفاش ها در طول تاریخ ناقل بیماری های خطرناکی به انسان بوده اند که هزاران نفر را به کام مرگ فرستاده است. این اواخر از آنها به عنوان مظنونان اصلی ناقل ویروس کرونا نام برده می شود اما سوال اینجاست که چرا این ویروس های مرگبار روی خود خفاش ها تاثیری ندارد؟خفاش ها با بیش... ادامه مطلب

ساخت دستگاهی که کبد را تا 7 روز زنده نگه می دارد

با تکیه بر تکنولوژی‌های فعلی، کبدی که برای اهدای عضوی در اختیار بیمارستان‌ها قرار می‌گیرد را تنها می‌توان ۲۴ ساعت زنده نگه داشت، زیرا پس از این مدت کبد اهدا شده برای پیوند زدن مناسب نخواهد بود. برای حل این مشکل، محققین توانسته‌اند دستگاه پرفیوژنی کبدی بسازند که نه تنها کبد اهدا شده را به... ادامه مطلب

محققان: میانگین دمای بدن انسان ۳۷ درجه نیست

برخلاف آنچه مدت ها تصور می شد میانگین دمای بدن انسان در عصر حاضر دیگر ۳۷ درجه نیست و اندکی کاهش پیدا کرده است.تیمی از متخصصان دانشکده پزشکی استنفورد با انجام تحقیقات گسترده پی برده اند که دمای بدن امروز پسران و دختران نسبت به قرن ۱۹ به ترتیب ۰.۶ و ۰.۳ درجه سانتیگراد کاهش... ادامه مطلب

انسان مدرن در بوتسوانا متولد شده است

آیا برایتان این سوال پیش آمده که اولین بار انسان مدرن در کدام قسمت از این کره خاکی چشم به جهان گشود؟ اگر تاکنون به این پدیده فکر نگرده‌اید، جای نگرانی وجود ندارد، زیرا محققین دانشگاه سیدنی جواب آن را یافته‌اند: بوتسوانا.تحقیقات دانشمندان نشان می‌دهد که اولین قدم‌های انسان روی کره زمین، در منطقه‌ای به نام... ادامه مطلب

ویجیاتو

نظرات ۰

وارد شوید

برای گفتگو با کاربران، وارد حساب کاربری خود شوید.

ورود

رمزتان را گم کرده‌اید؟